pthread 自旋锁使用详解

pthread 自旋锁使用

• 自旋锁：一种基于忙等待的锁，它不会使线程进入睡眠状态，即无上下文切换，而是循环尝试获取锁，直到成功为止。

pthread_spin_init

• 函数原型：

  int pthread_spin_init(pthread_spinlock_t *lock, int pshared);
  

  • lock：指向要初始化的自旋锁对象的指针。
  • pshared：指定了锁的共享属性，可以取以下两个值：
    • PTHREAD_PROCESS_PRIVATE：锁只能由同一进程的线程使用，不支持跨进程共享。
    • PTHREAD_PROCESS_SHARED：锁可以被多个进程中的线程共享。
  • 返回值：成功返回 0，失败返回错误代码。

• 用于初始化自旋锁。

• 使用自旋锁时，应该先初始化再使用，最后再销毁。

pthread_spin_destroy

• 函数原型：

  int pthread_spin_destroy(pthread_spinlock_t *lock);
  

  • lock：指向要销毁的自旋锁对象的指针。
  • 返回值：成功返回 0，失败返回错误代码。

• 用于销毁自旋锁。

• 销毁自旋锁之前，要确保没有任何线程正在持有该自旋锁，否则会导致未定义的结果。

pthread_spin_lock

• 函数原型：

  int pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock);
  

  • lock：指向要获取的自旋锁对象的指针。
  • 返回值：成功返回 0，失败返回错误代码。

• 用于获取自旋锁。如果锁不可用，则以忙等待的方式阻塞当前线程，直到自旋锁可用。

pthread_spin_unlock

• 函数原型：

  int pthread_spin_unlock(pthread_spinlock_t *lock);
  

  • lock ：指向要释放的自旋锁对象的指针。
  • 返回值：成功返回 0，失败返回错误代码。

• 用于释放自旋锁。

• 如果当前线程没有持有该锁，则该函数的行为是未定义的。

示例

• 以下示例演示了两个线程交替写一个文件：

  #include 
  #include 
  #include 
  
  pthread_spinlock_t g_spinlock;
  
  void* thread1_func(void* arg)
  {
      FILE* fp = (FILE*)arg;
  
      // 获取自旋锁
      pthread_spin_lock(&g_spinlock);
  
      // 进入临界区，访问共享资源
      char* s = "thread1: hello\n";
      fwrite(s, strlen(s), 1, fp);
  
      // 释放自旋锁
      pthread_spin_unlock(&g_spinlock);
      return NULL;
  }
  
  void* thread2_func(void* arg)
  {
      FILE* fp = (FILE*)arg;
  
      // 获取自旋锁
      pthread_spin_lock(&g_spinlock);
  
      // 进入临界区，访问共享资源
      char* s = "thread2: hello\n";
      fwrite(s, strlen(s), 1, fp);
  
      // 释放自旋锁
      pthread_spin_unlock(&g_spinlock);
      return NULL;
  }
  
  int main()
  {
      // 新建文件
      FILE* fp = fopen("test.txt", "wt");
  
      // 初始化自旋锁
      pthread_spin_init(&g_spinlock, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);
  
      // 创建线程
      pthread_t th1;
      pthread_t th2;
      pthread_create(&th1, NULL, thread1_func, fp);
      pthread_create(&th2, NULL, thread2_func, fp);
  
      // 等待线程结束
      pthread_join(th1, NULL);
      pthread_join(th2, NULL);
  
      // 销毁自旋锁
      pthread_spin_destroy(&g_spinlock);
  
      // 关闭文件
      fclose(fp);
      return 0;
  }