线程的同步和互斥学习笔记
目录
互斥锁的概念和使用
线程通信-互斥
互斥锁的创建和销毁
申请锁-pthread_mutex_lock
释放锁-pthread_mutex_unlock
读写锁的概念和使用
死锁的避免
互斥锁的概念和使用
线程通信-互斥
临界资源
- 一次只允许一个任务（进程、线程）访问的共享资源
概念：
不能同时访问的资源，比如写文件，只能由一个线程写，同时写会写乱。
比如外设打印机，打印的时候只能由一个程序使用。
外设基本上都是不能共享的资源。
生活中比如卫生间，同一时间只能由一个人使用。
临界区
- 访问临界资源的代码
互斥机制
- mutex互斥锁，任务访问临界资源前申请锁，访问完后释放锁
互斥锁的创建和销毁
两种方法创建互斥锁，静态方式和动态方式：
动态方式：
#include
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,
const pthread_mutexattr_t *attr); - 成功时返回0，失败时返回错误码
- mutex指向要初始化的互斥锁对象
- attr互斥锁属性，NULL表示缺省属性
- man函数出现No manual entry for pthread_mutex_xxx解决方法：apt-get install manpages-posix-dev
静态方式：
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;锁的销毁:
int pthread_mutex_destory(pthread_mutex_t *mutex)在linux中，互斥锁并不占用任何资源，因此LinuxThreads中的pthread_mutex_destory()除了检查锁状态以外（锁定状态则返回EBUSY）没有其他动作。
申请锁-pthread_mutex_lock
#include
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); - 成功时返回0，失败时返回错误码
- mutex指向要初始化的互斥锁对象
- pthread_mutex_lock如果无法获得锁，任务阻塞
- pthread_mutex_trylock如果无法获得锁，返回EBUSY而不是挂起等待
释放锁-pthread_mutex_unlock
#include
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); - 成功时返回0，失败时返回错误码
- mutex指向要初始化的互斥锁对象
示例代码：
#include
#include
#include
#include
FILE *fp;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; //多个文件需要多个锁
void *func1(void *arg)
{
pthread_detach(pthread_self());
printf("This is child thread1\n");
char str[] = "I write func1 line\n";
char c;
int i = 0;
//pthread_mutex_t mutex1;
while (1)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
while(i < strlen(str))
{
c = str[i];
fputc(c,fp);
usleep(1);
i++;
}
pthread_mutex_unlock(&mutex);
i = 0;
usleep(1);
}
pthread_exit("func1 exit");
}
void *func2(void *arg)
{
pthread_detach(pthread_self());
printf("This is child thread2\n");
char str[] = "You read func1 thread\n";
char c;
int i = 0;
//pthread_mutex_t mutex2;
while (1)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
while(i < strlen(str))
{
c = str[i];
fputc(c,fp);
usleep(1);
i++;
}
pthread_mutex_unlock(&mutex);
i = 0;
usleep(1);
}
pthread_exit("func2 exit");
}
int main()
{
pthread_t tid1,tid2;
void *retv;
int i;
fp = fopen("1.txt","a+");
if(fp == NULL)
{
perror("fopen");
return 0;
}
pthread_create(&tid1,NULL,func1,NULL);
pthread_create(&tid2,NULL,func2,NULL);
while(1)
{
sleep(1);
}
}
运行结果：
读写锁的概念和使用
必要性：提高线程执行效率
特性：
- 写者：写者使用写锁，如果当前没有读者，也没有其他写者，写者立即获得写锁；否则写者将等待，直到没有读者和写者。
- 读者：读者使用读锁，如果当前没有写者，读者立即获得读锁；否则读者等待，直到没有写者。
注意：
- 同一时刻只有一个线程可以获得写锁，同一时刻可以有多个线程获得读锁。
- 读写锁出于写锁状态时，所有试图对读写锁加锁的线程，不管是读者试图加读锁，还是写者试图加写锁，都会被阻塞。
- 读写锁处于读锁状态时，有写者试图加写锁时，之后的其他线程的读锁请求会被阻塞，以避免写者长时间的不写锁。
- 初始化一个读写锁 pthread_rwlock_init
- 读锁定读写锁 pthread_rwlock_rdlock
- 非阻塞读锁定 pthread_rwlock_tryrdlock
- 写锁定读写锁 pthread_rwlock_wrlock
- 非阻塞写锁定 pthread_rwlock_trywrlock
- 解锁读写锁 pthread_rwlock_unlock
- 释放读写锁 pthread_rwlock_destroy
示例代码：
#include
#include
#include
#include
pthread_rwlock_t rwlock;
FILE *fp;
void * read_func(void *arg){
pthread_detach(pthread_self());
printf("read thread\n");
char buf[32]={0};
while(1){
//rewind(fp);
pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
while(fgets(buf,32,fp)!=NULL){
printf("%d,rd=%s\n",(int)arg,buf);
usleep(1000);
}
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
sleep(1);
}
}
void *func2(void *arg){
pthread_detach(pthread_self());
printf("This func2 thread\n");
char str[]="I write func2 line\n";
char c;
int i=0;
while(1){
pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
while(i 死锁的避免
- 锁越少越好，最好使用一把锁
- 调整好锁的顺序
- 使锁进行错位
示例代码：
#include
#include
#include
#include
FILE *fp;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; //多个文件需要多个锁
pthread_mutex_t mutex2 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; //多个文件需要多个锁
void *func1(void *arg)
{
pthread_detach(pthread_self());
printf("This is child thread1\n");
char str[] = "I write func1 line\n";
char c;
int i = 0;
//pthread_mutex_t mutex1;
while (1)
{
pthread_mutex_lock(&mutex2);
printf("%d,I get lock2\n",(int)arg);
sleep(1);
pthread_mutex_lock(&mutex);
printf("%d,I get 2 locks\n",(int)arg);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
pthread_mutex_unlock(&mutex2);
sleep(10);
}
pthread_exit("func1 exit");
}
void *func2(void *arg)
{
pthread_detach(pthread_self());
printf("This is child thread2\n");
char str[] = "You read func1 thread\n";
char c;
int i = 0;
//pthread_mutex_t mutex2;
while (1)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
printf("%d,I get lock1\n",(int)arg);
sleep(1);
pthread_mutex_lock(&mutex2);
printf("%d,I get 2 locks\n",(int)arg);
pthread_mutex_unlock(&mutex2);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
usleep(10);
}
pthread_exit("func2 exit");
}
int main()
{
pthread_t tid1,tid2;
void *retv;
int i;
fp = fopen("1.txt","a+");
if(fp == NULL)
{
perror("fopen");
return 0;
}
pthread_create(&tid1,NULL,func1,1);
sleep(5);
pthread_create(&tid2,NULL,func2,2);
while(1)
{
sleep(1);
}
}
运行结果：
