关于线程加了锁未解锁和pthread_cleanup_push函数遇到的问题
关于线程加了锁未解锁和pthread_cleanup_push函数遇到的问题
看了互斥锁的简单介绍后，感觉似乎明白了，然后写了以一段程序测试了一下，却遇到了好几个问题，顿时就感觉糊了。在这里记录一下小菜鸟遇到的问题和解决的过程。
首先是下面的代码：
#include
#include
pthread_mutex_t number_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
//互斥锁初始化
int globalnumber = 0,temp;
//全局变量
void write_globalnumber(void *arg)
{
printf("write is running\n");
pthread_mutex_lock (&number_mutex);//加锁
globalnumber++;
printf("write_global = %d\n",globalnumber);
sleep(1);
pthread_mutex_unlock(&number_mutex);//解锁
printf("write again\n");
pthread_exit(0);
}
void read_globalnumber(void *arg)
{
printf("read is running\n");
pthread_mutex_lock (&number_mutex);
temp = globalnumber;
pthread_mutex_unlock (&number_mutex);
printf("read_temp = %d\n",temp);
printf("read is end\n");
}
int main()
{
pthread_t thid2,thid1;
printf("start_temp = %d\n",temp);
pthread_create(&thid2,NULL,(void *)read_globalnumber,NULL);//线程2
pthread_create(&thid1,NULL,(void *)write_globalnumber,NULL);//线程1
sleep(5);
printf("globalnumber = %d\ntemp = %d\n",globalnumber,temp);
return 0;
} 反复执行这段程序，发现会出现以下几种不同的运行结果：
（主要是由于线程不定切换引起的）
(1)
(2)
(3)
(4)
子线程的优先级是相同的，主线程创建的两个子线程先执行谁是不确定的，所以运行后第二行可能输出“read is running”，也可能是“write is running”。
但是第二行语句输出后又产生了分歧。图（1）（3）都是先执行了线程2,但是图（3）是直接执行完线程2后才切换到线程1;而图（1）只输出了线程2的一行字符串就切换到了线程1,之后又切换到线程2。
再看图（2）（4）都是先执行了线程1,但是图（1）是执行到sleep时切换到线程2;而图（4）只printf了一行字符串就切换了线程2。
为什么执行的都是同一个线程，而且没有sleep影响，却还会出现不同的执行结果呢？看看两个线程的代码，不论先执行线程1还是线程2,都是遇到pthread_mutex_lock (&number_mutex) 加锁时又出现情况的，有时遇到加锁就会切换到另一个线程了。
我想了想，觉得是这样的：虽然没有遇到sleep休眠，但是线程被分配的时间片时间很短，而加锁应该是个 比较复杂的操作，要记录线程的状态信息等等操作，就需要费点时间，运算时间肯定不是固定的，有时加锁会很快完成，有时可能相对慢了一点。慢了该时间片内就不能执行剩下的语句了，就会切换到另一个线程，于是产生了上面几种不同的运行结果。我目前是这样认为的。
我遇到的主要问题是下面的：
不管先执行哪个进程，上面的几种情况都体现出了互斥锁的作用，我想如果线程没有解锁会是怎样的结果。
我把线程1中的解锁语句注释掉，猜想线程2会无法读到gloabalnumber 的值，所以temp 无法被赋值，输出的是temp 的原始值。确实是这样的，但是却出项了我没有预想到的结果。
先运行未解锁的代码看看：
#include
#include
pthread_mutex_t number_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
//互斥锁初始化
int globalnumber = 0,temp;
//全局变量
void write_globalnumber(void *arg)
{
printf("write is running\n");
pthread_mutex_lock (&number_mutex);//加锁
globalnumber++;
printf("write_global = %d\n",globalnumber);
sleep(1);
// pthread_mutex_unlock(&number_mutex); //解锁 注释
printf("write again\n");
pthread_exit(0);
}
void read_globalnumber(void *arg)
{
printf("read is running\n");
pthread_mutex_lock (&number_mutex);
temp = globalnumber;
pthread_mutex_unlock (&number_mutex);
printf("read_temp = %d\n",temp);
printf("read is end\n");
}
int main()
{
pthread_t thid2,thid1;
printf("start_temp = %d\n",temp);
pthread_create(&thid2,NULL,(void *)read_globalnumber,NULL);
pthread_create(&thid1,NULL,(void *)write_globalnumber,NULL);
sleep(5);
printf("globalnumber = %d\ntemp = %d\n",globalnumber,temp);
return 0;
} 结果：
为什么从线程1切换回线程2后，线程2中所后面的2条printf 语句都没有被执行，跳过了。我本以为只是temp 无法被赋值而已，printf还会照常打印的。
又仔细看了看互斥锁的内容，明白了原因：
用 pthread_mutex_lock(&number_mutex) 加锁时，如果number_mutex 已经被锁住，当前尝试加锁的线程就会阻塞，直到互斥锁被其他线程释放。
所以从线程1 的加锁状态切换到线程2时，因为线程1未解锁，当线程2尝试再加锁时就会阻塞，等待线程1先解锁，但是线程1一直到最后终止都没解锁，这就形成了死锁，导致线程2一直处于阻塞状态，没有机会执行剩下的内容，一直到主线程结束，所有线程都关闭。
可以尝试仍不让线程1解锁，再增加一句加锁语句，线程1代码如下:
void write_globalnumber(void *arg)
{
printf("write is running\n");
pthread_mutex_lock (&number_mutex);//加锁
globalnumber++;
pthread_mutex_lock(&number_mutex);//重复加锁
printf("write_global = %d\n",globalnumber);
sleep(1);
// pthread_mutex_unlock(&number_mutex); //解锁 注释掉
printf("write again\n");
pthread_exit(0);
}结果：
看到线程1第二次加锁之后的语句也都没有没执行。可见未解锁对自身也是有着同样的危害。线程1第二次尝试加锁时，发现已经是加锁状态，所以自身也被阻塞了，但自身被阻塞后就完了，谁也没有能力为他解锁了。锁后面的代码就没有机会执行了。
所以切记在线程退出之前必须解锁或者释放资源，如果形成了死锁，阻塞线程无限的等待下去，造成的后果往往是灾难性的。
下面就说说怎么防止线程在退出时，加锁却没有解锁的状况。用到了下面的一对函数：
void pthread_cleanup_push(void (*routine)(void *),void *arg);
void pthread_cleanup_pop(int execute);
这两个函数是以宏形式提供的，各含有一半大括号号，所以必须成对使用。
仔细理解这一段说明：
pthread_cleanup_push(), pthread_cleanup_pop() 用于自动释放资源。 从
pthread_cleanup_push()的调用点到 pthread_cleanup_pop()之间的程序段中的终止动作（如调用pthread_exit)都将执行 pthread_cleanup_push()所指定的清理函数。
看下面的代码:
#include
#include
pthread_mutex_t number_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
//互斥锁初始化
int globalnumber = 0,temp;
//全局变量
void write_globalnumber(void *arg)
{
printf("write is running\n");
pthread_cleanup_push(pthread_mutex_unlock,&number_mutex);
pthread_mutex_lock (&number_mutex);//加锁
globalnumber++;
printf("write_global = %d\n",globalnumber);
sleep(1);
// pthread_mutex_unlock(&number_mutex);//解锁 注释掉
printf("write again\n");
pthread_exit(0);
pthread_cleanup_pop(0);
}
void read_globalnumber(void *arg)
{
printf("read is running\n");
pthread_mutex_lock (&number_mutex);
temp = globalnumber;
pthread_mutex_unlock (&number_mutex);
printf("read_temp = %d\n",temp);
printf("read is end\n");
}
int main()
{
pthread_t thid2,thid1;
printf("start_temp = %d\n",temp);
pthread_create(&thid2,NULL,(void *)read_globalnumber,NULL);
pthread_create(&thid1,NULL,(void *)write_globalnumber,NULL);
sleep(5);
printf("globalnumber = %d\ntemp = %d\n",globalnumber,temp);
return 0;
} 结果：
看到了这次线程1的解锁语句仍被注释掉，但是线程1和线程2锁后面的printf 如愿被打印出来。这是因为线程1在调用pthread_exit 退出时，执行了pthread_cleanup_push()指定的解锁函数，所以线程1退出后同时释放了资源，不影响线程2对资源的操作。