线程同步与互斥
一、相关概念：
临界资源：多个进程能够访问的资源
临界区：访问临界资源的一段代码
互斥：独占临界资源
同步：带着顺序性的进程运行，(大部分)建立在互斥的情况下
二元信号量：相当于一把 互斥锁
二、线程互斥
1、造成干扰：进程进行均匀切换
2、互斥量（mutex）:
加锁：变为原子
返回值：成功 0；失败 错误号。
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; //定义锁
关于安全、性能等 注意：加锁的位置
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
const pthread_mutexattr_t *restrict attr); //对 mutex 初始化
// arr:设定mutex属性
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); //销毁锁
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); // 加锁 获取mutex
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); // 获锁但并不挂起等待。 失败 返回 EBUSY.
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); // 解锁
若mutex=1,则互斥锁 空闲，调用lock 获取锁；若mutex=0，则表示锁已被另一线程获取，调用lock需挂起等待。
#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
static int g_count=0;
pthread_mutex_t lock=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; //lock
void* print_bug(void *arg)
{
int tmp=0,index=0;
while(index++ < 100)
{
tmp=g_count;
printf("this is thread:%d,g_count:%d\n",(int)arg,tmp++);
g_count=tmp;
}
}
int main()
{
pthread_t tid1,tid2;
pthread_create(&tid1,NULL,print_bug,(void*)1);
pthread_create(&tid2,NULL,print_bug,(void*)2);
pthread_join(tid1,NULL);
pthread_join(tid2,NULL);
printf("res:%d\n",g_count);
pthread_mutex_destroy(&lock);
return 0;
}
运行结果:
... ...
... ...
3、死锁：多个执行流因为执行的顺序、方式等需要对方的锁，而对方的锁都被占用，使陷入挂起等待状态。
1）死锁类型：
（1）一般情况下,如果同一个线程先后两次调用lock,在第二次调用时,由于锁已经被占用,该线程会挂起等待别的线程释放锁,然而锁正是被自己占用着的,该线程又被挂起而没有机会释放锁,因此 就永远处于挂起等待状态了,这叫做死锁(Deadlock)。
（2）线程A获得了锁1,线程B获得了锁2,这时线程A调用lock试图获得锁2,结果是需要挂起等待线程B释放 锁2,而这时线程B也调用lock试图获得锁1,结果是需要挂起等待线程A释放锁1,于是线程A和B都 永远处于挂起状态了。
2）死锁必要条件：1、互斥条件（在一段时间内某线程独占该资源）；
2、请求和保持条件（该线程已保持至少一个资源，但又有新的资源请求，而该资源又已被占有，此时请求线程阻塞，但又对自己所占资源保持不变）；
3、不剥夺条件（线程已获得的资源，在未被使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放）；
4、环路等待条件（在发生死锁时，必然存在一个线程--资源的环形链）。
#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
static int g_count=0;
pthread_mutex_t lock=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; //lock
void* print_bug(void *arg)
{
int tmp=0,index=0;
while(index++ < 100)
{
pthread_mutex_lock(&lock); //uselock
tmp=g_count;
printf("this is thread:%d,g_count:%d\n",(int)arg,tmp++);
g_count=tmp;
pthread_mutex_lock(&lock); //unlock
}
}
int main()
{
pthread_t tid1,tid2;
pthread_create(&tid1,NULL,print_bug,(void*)1);
pthread_create(&tid2,NULL,print_bug,(void*)2);
pthread_join(tid1,NULL);
pthread_join(tid2,NULL);
printf("res:%d\n",g_count);
pthread_mutex_destroy(&lock);
return 0;
}
运行结果：
3）避免死锁的原则：如果所有线程在需要多个锁时都按相同的先后顺序(常见的是按Mutex变量的地址顺序)获得锁,则不会出现死锁。
如果要为所有的锁确定一个先后顺序比较困难,则应该尽量使用pthread_mutex_trylock调用代替pthread_mutex_lock 调用,以免死锁。
三、线程同步 ---- 协同完成
条件变量（Condition Variable）：线程A需要等某个条件成立才能继续往下执行,现在这个条件不成立,线程A就阻塞等待,而线程B在执行过程中使这个条件成立了,就唤醒线程A继续执行。
在pthread库中通过 条件变量 来阻塞等待一个条件,或者唤醒等待这个条件的线程。
Condition Variable 用 pthread_cond_t 类型的变量表示,可以这样 初始化和销毁.
返回值:成功返回0,失败返回错误号。
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,
const pthread_condattr_t *restrict attr);
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond,
pthread_mutex_t *restrict mutex,
const struct timespec *restrict abstime); //条件不成熟，等待
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,
pthread_mutex_t *restrict mutex);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); //唤醒等待的线程
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond); //通知至少一个等待的线程继续执行