Linux操作系统多线程同步互斥Mutex的使用

1. 初始化

在Linux下, 线程的互斥量数据类型是pthread_mutex_t. 在使用前, 要对它进行初始化：

对于静态分配的互斥量, 可以把它设置为PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER, 或者调用pthread_mutex_init。

对于动态分配的互斥量, 在申请内存(malloc)之后, 通过pthread_mutex_init进行初始化, 并且在释放内存(free)前需要调用pthread_mutex_destroy。

头文件：#include <pthread.h>

原型：

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restric attr);

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); 

返回值：成功则返回0, 出错则返回错误编号。

说明：如果使用默认的属性初始化互斥量, 只需把attr设为NULL. 其他值在以后讲解。

2. 互斥操作

对共享资源的访问, 要对互斥量进行加锁, 如果互斥量已经上了锁, 调用线程会阻塞, 直到互斥量被解锁. 在完成了对共享资源的访问后, 要对互斥量进行解锁。

首先说一下加锁函数:

头文件： #include <pthread.h>

原型：

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); 

返回值： 成功则返回0, 出错则返回错误编号。

说明： 具体说一下trylock函数，这个函数是非阻塞调用模式，也就是说，如果互斥量没被锁住，trylock函数将把互斥量加锁，并获得对共享资源的访问权限；如果互斥量被锁住了， trylock函数将不会阻塞等待而直接返回EBUSY，表示共享资源处于忙状态。

 

再说一下解锁函数：

头文件： #include<pthread.h>

原型：

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); 

返回值： 成功则返回0，出错则返回错误编号。

3. 死锁

死锁主要发生在有多个依赖锁存在时，会在一个线程试图以与另一个线程相反顺序锁住互斥量时发生。如何避免死锁是使用互斥量应该格外注意的东西。

总体来讲， 有几个不成文的基本原则：

对共享资源操作前一定要获得锁。

完成操作以后一定要释放锁。

尽量短时间地占用锁。

如果有多锁，如获得顺序是ABC连环扣，释放顺序也应该是ABC。

线程错误返回时应该释放它所获得的锁。

4.代码样例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//互斥量
int lock_var;//资源
time_t end_time;

void pthread1(void *arg);//定义线程函数1
void pthread2(void *arg);//定义线程函数2

int main(int argc, char *argv[])
{
	pthread_t id1,id2;
	pthread_t mon_th_id;
	int ret;

	end_time = time(NULL)+10;
	pthread_mutex_init(&mutex,NULL);//对互斥量mutex进行初始化，使用默认的属性初始化互斥量（即第二个变量为NULL）
	ret=pthread_create(&id1,NULL,(void *)pthread1, NULL);//创建线程1
	if(ret!=0)
		perror("pthread cread1");

	ret=pthread_create(&id2,NULL,(void *)pthread2, NULL);//创建线程2
	if(ret!=0)
		perror("pthread cread2");

	pthread_join(id1,NULL);//等待一个线程1的结束
	pthread_join(id2,NULL);//等待一个线程2的结束

	exit(0);
}

void pthread1(void *arg)
{
	int i;
	while(time(NULL) < end_time)
	{
		if(pthread_mutex_lock(&mutex)!=0) //加锁
		{
			perror("pthread_mutex_lock");
		}else{
			printf("pthread1:pthread1 lock the variable\n");
		}
			
		for(i=0;i<2;i++)
		{
			sleep(2);
			lock_var++;
		}
		
		if(pthread_mutex_unlock(&mutex)!=0) //解锁
		{
			perror("pthread_mutex_unlock");
		}else{
			printf("pthread1:pthread1 unlock the variable\n");
		}
			
		sleep(1);
	}
}

void pthread2(void *arg)
{
	int nolock=0;
	int ret;
	while(time(NULL) < end_time){
		ret=pthread_mutex_trylock(&mutex);//尝试加锁
		if(ret==EBUSY){
			printf("pthread2:the variable is locked by pthread1\n");
		}else{
			if(ret!=0){
				perror("pthread_mutex_trylock");
				exit(1);
			}else{
				printf("pthread2:pthread2 got lock.The variable is %d\n",lock_var);
			}
			
			if(pthread_mutex_unlock(&mutex)!=0){//解锁
				perror("pthread_mutex_unlock");
			}else{
				printf("pthread2:pthread2 unlock the variable\n");
			}
		}
		sleep(1);
	}
}

注：因为pthread 库不是 Linux 系统默认的库，连接时需要使用静态库 libpthread.a，所以在使用pthread_create()创建线程等其他线程操作时，需要链接该库。即在编译中要加 -lpthread参数。

运行结果：

pthread2:pthread2 got lock.The variable is 0
pthread2:pthread2 unlock the variable
pthread1:pthread1 lock the variable
pthread2:the variable is locked by pthread1
pthread2:the variable is locked by pthread1
pthread2:the variable is locked by pthread1
pthread1:pthread1 unlock the variable
pthread2:pthread2 got lock.The variable is 2
pthread2:pthread2 unlock the variable
pthread1:pthread1 lock the variable
pthread2:the variable is locked by pthread1
pthread2:the variable is locked by pthread1
pthread2:the variable is locked by pthread1
pthread2:the variable is locked by pthread1
pthread1:pthread1 unlock the variable
pthread2:pthread2 got lock.The variable is 4
pthread2:pthread2 unlock the variable

原文地址：

Linux操作系统多线程同步Mutex详细介绍