3.9、互斥锁（互斥量）

1.互斥锁（互斥量）的介绍

• 为避免线程更新共享变量时出现问题，可以使用互斥量（mutex 是 mutual exclusion的缩写）来确保同时仅有一个线程可以访问某项共享资源。可以使用互斥量来保证对任意共享资源的原子访问。
• 互斥量有两种状态：已锁定（locked）和未锁定（unlocked）。任何时候，至多只有一个线程可以锁定该互斥量。试图对已经锁定的某一互斥量再次加锁，将可能阻塞线程或者报错失败，具体取决于加锁时使用的方法。
• 一旦线程锁定互斥量，随即成为该互斥量的所有者，只有所有者才能给互斥量解锁。一般情况下，对每一共享资源（可能由多个相关变量组成）会使用不同的互斥量，每一线程在访问同一资源时将采用如下协议：
  • 针对共享资源锁定互斥量
  • 访问共享资源
  • 对互斥量解锁
• 如果多个线程试图执行这一块代码（一个临界区），事实上只有一个线程能够持有该互斥量（其他线程将遭到阻塞），即同时只有一个线程能够进入这段代码区域，如下图所示：

2. 互斥量相关操作函数

• 互斥量的类型 pthread_mutex_t
• int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
• int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
• int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
• int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
• int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

3.互斥量函数的使用介绍

①pthread_mutex_init

互斥量的类型 pthread_mutex_t
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
    - 初始化互斥量
    - 参数 ：
        - mutex ： 需要初始化的互斥量变量
        - attr ： 互斥量相关的属性，NULL
    - restrict : C语言的修饰符，被修饰的指针，不能由另外的一个指针进行操作。
        pthread_mutex_t *restrict mutex = xxx;
        pthread_mutex_t * mutex1 = mutex;
    - 返回值：
        成功：返回0
        失败：返回非0
        以下函数一样

②pthread_mutex_destroy

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
    - 释放互斥量的资源

③pthread_mutex_lock

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
    - 加锁，阻塞的，如果有一个线程加锁了，那么其他的线程只能阻塞等待

④pthread_mutex_trylock

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
    - 尝试加锁，如果加锁失败，不会阻塞，会直接返回。

⑤pthread_mutex_unlock

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
    - 解锁

3.利用互斥锁实现线程同步

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

// 设置票的数量
int tickets = 100;

// 创建我们的互斥锁变量
pthread_mutex_t mutex;

// 线程执行函数
void * sellticket(void * arg) {

    while (1) {

        // 加锁
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        if (tickets <= 0) {
            // 解锁
            pthread_mutex_unlock(&mutex);
            break;
        }
        printf ("%ld 正在卖第 %d 张票\n", pthread_self(), tickets -- );

        // 解锁
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        usleep(1000);
    }

}

int main() {

    // 初始化mutex
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

    // 创建线程
    pthread_t tid1, tid2, tid3;
    pthread_create(&tid1, NULL, sellticket, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, sellticket, NULL);
    pthread_create(&tid3, NULL, sellticket, NULL);

    // 回收子线程
    // pthread_join(tid1, NULL);
    // pthread_join(tid2, NULL);
    // pthread_join(tid3, NULL);

    // 给线程加上分离参数
    pthread_detach(tid1);
    pthread_detach(tid2);
    pthread_detach(tid3);

    // 以上两个使用一个即可

    // 销毁释放一个锁
    pthread_mutex_destroy(&mutex);

    // 退出主线程
    pthread_exit(NULL);

    return 0;
}