线程的同步--互斥锁

相关函数

pthread_mutex_init()
pthread_mutex_lock()
pthread_mutex_trylock()
pthreaad_mutex_unlock()
pthread_mutex_destroy()

请看下面一个程序：

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

char buf[40] = {0};
void read_buf()    //读缓冲区
{
        int i;
        for(i=0; i<10; i++)
        {
                sleep(5);
                if(0 == strlen(buf))
                {
                        printf("No message.\n");
                }
                else
                {
                        printf("Read buf:%s\n", buf);
                        bzero(buf, sizeof(buf));
                }
                sleep(1);   //这里sleep(1)是为了让CPU有机会去调用另外的线程
        }
}

void write_buf()  //写缓冲区
{
        int i;
        for(i=0; i<10; i++)
        {
                bzero(buf, sizeof(buf));
                sprintf(buf, "This is message %d.", i+1);
                sleep(1);   //这里sleep(1)是为了让CPU有机会去调用另外的线程

        }
}

int main()
{
        pthread_t tid1, tid2;
        int ret;

        ret = pthread_create(&tid1, NULL, (void *)read_buf, NULL);
        if(ret != 0)
        {
                perror("pthread_create.");
                exit(1) ;
        }
        ret = pthread_create(&tid2, NULL, (void *)write_buf, NULL);
        if(ret != 0)
        {
                perror("pthread_create.");
                exit(1) ;
        }

        pthread_join(tid1, NULL);
        pthread_join(tid2, NULL);

        return 0;
}

我们来看一下运行结果：

Read buf:This is message 5.
Read buf:This is message 10.
No message.
No message.
No message.
No message.
No message.
No message.
No message.
No message.

很明显，线程1在读之前睡了5s，导致线程2已经将buf重写了5次了。

但如果我想让线程1在读之前buf里的数据是没有改动过的，也就是说线程1要读到每次改动的数据。这跟系统在读写文件时是一样的，如果一个线程在读一个文件时该文件被另一个线程执行写操作，那么可能会造成不可预知的错误。而要保证读的操作不会受影响，则对文件的读写操作必须是同步的，也就是说要在同一时间只能执行写操作和读操作中的一个。那么，我们就需要用互斥锁来解决问题。（在本例中把sleep(5)也当成是读操作的一部分。）

修改后的程序如下：

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

char buf[40] = {0};
pthread_mutex_t mutex;

void read_buf()
{
        int i;
        for(i=0; i<10; i++)
        {
                pthread_mutex_lock(&mutex);   //上锁
                sleep(5);
                if(0 == strlen(buf))
                {
                        printf("No message.\n");
                }
                else
                {
                        printf("Read buf:%s\n", buf);
                        bzero(buf, sizeof(buf));
                }
                pthread_mutex_unlock(&mutex);  //解锁
                sleep(1);            //这里sleep(1)是为了让CPU有机会去调用另外的线程
        }
}

void write_buf()
{
        int i;
        for(i=0; i<10; i++)
        {
                pthread_mutex_lock(&mutex);    //上锁。这里如果read_buf没有释放锁，那么这里将一直阻塞，也就不会在read_buf中sleep(5)的时候修改buf的值了。
                bzero(buf, sizeof(buf));
                sprintf(buf, "This is message %d.", i+1);
                pthread_mutex_unlock(&mutex);  //解锁
                sleep(1);           //这里sleep(1)是为了让CPU有机会去调用另外的线程
        }
}

int main()
{
        pthread_t tid1, tid2;
        int ret;

        pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
        ret = pthread_create(&tid1, NULL, (void *)read_buf, NULL);
        if(ret != 0)
        {
                perror("pthread_create.");
                exit(1) ;
        }
        ret = pthread_create(&tid2, NULL, (void *)write_buf, NULL);
        if(ret != 0)
        {
                perror("pthread_create.");
                exit(1) ;
        }

        pthread_join(tid1, NULL);
        pthread_join(tid2, NULL);

        pthread_mutex_destroy(&mutex);
        return 0;
}

我们来看一下运行结果：

No message.
Read buf:This is message 1.
Read buf:This is message 2.
Read buf:This is message 3.
Read buf:This is message 4.
Read buf:This is message 5.
Read buf:This is message 6.
Read buf:This is message 7.
Read buf:This is message 8.
Read buf:This is message 9.

这样就可以顺利读到每次修改的数据了。

pthread_trylock()是pthread_lock()的非阻塞函数，也就是调用pthread_trylock()发现产生死锁时会通过errno返回EBUSY。而pthread_lock()函数在遇到死锁时会一直阻塞。