线程同步与互斥——互斥锁

浏览博客时发现一篇博客写的不错就转载了一下，原博客网址：http://blog.csdn.net/tennysonsky/article/details/46494077

为何须要互斥锁？

在多任务操做系统中，同时运行的多个任务可能都须要使用同一种资源。这个过程有点相似于，公司部门里，我在使用着打印机打印东西的同时（尚未打印完），别人恰好也在此刻使用打印机打印东西，若是不作任何处理的话，打印出来的东西确定是错乱的。

下面咱们用程序模拟一下这个过程，线程一须要打印“ hello ”，线程二须要打印“ world ”，不加任何处理的话，打印出来的内容会错乱：

[cpp] view plain copy

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

// 打印机
void printer(char *str)
{
    while(*str!='\0')
    {
        putchar(*str);
        fflush(stdout);
        str++;
        sleep(1);
    }
    printf("\n");
}

// 线程一
void *thread_fun_1(void *arg)
{
    char *str = "hello";
    printer(str); //打印
}

// 线程二
void *thread_fun_2(void *arg)
{
    char *str = "world";
    printer(str); //打印
}

int main(void)
{
    pthread_t tid1, tid2;

    // 建立 2 个线程
    pthread_create(&tid1, NULL, thread_fun_1, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, thread_fun_2, NULL);

    // 等待线程结束，回收其资源
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);

    return 0;
}

运行结果以下：

实际上，打印机是有作处理的，我在打印着的时候别人是不容许打印的，只有等我打印结束后别人才容许打印。这个过程有点相似于，把打印机放在一个房间里，给这个房间安把锁，这个锁默认是打开的。当 A 须要打印时，他先过来检查这把锁有没有锁着，没有的话就进去，同时上锁在房间里打印。而在这时，恰好 B 也须要打印，B 一样先检查锁，发现锁是锁住的，他就在门外等着。而当 A 打印结束后，他会开锁出来，这时候 B 才进去上锁打印。

而在线程里也有这么一把锁——互斥锁（mutex），互斥锁是一种简单的加锁的方法来控制对共享资源的访问，互斥锁只有两种状态,即上锁( lock )和解锁( unlock )。

互斥锁的操做流程以下：

1）在访问共享资源后临界区域前，对互斥锁进行加锁。

2）在访问完成后释放互斥锁导上的锁。

3）对互斥锁进行加锁后，任何其余试图再次对互斥锁加锁的线程将会被阻塞，直到锁被释放。

互斥锁的数据类型是： pthread_mutex_t。

互斥锁基本操做

如下函数须要的头文件：

#include <pthread.h>

1）初始化互斥锁

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

功能：

初始化一个互斥锁。

参数：

mutex：互斥锁地址。类型是 pthread_mutex_t 。
attr：设置互斥量的属性，一般可采用默认属性，便可将 attr 设为 NULL。

可使用宏 PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER 静态初始化互斥锁，好比：

pthread_mutex_t  mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

这种方法等价于使用 NULL 指定的 attr 参数调用  pthread_mutex_init () 来完成动态初始化，不一样之处在于  PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER  宏不进行错误检查。

返回值：

成功：0，成功申请的锁默认是打开的。

失败：非 0 错误码

2）上锁

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

功能：

对互斥锁上锁，若互斥锁已经上锁，则调用者一直阻塞，直到互斥锁解锁后再上锁。

参数：

mutex：互斥锁地址。

返回值：

成功：0

失败：非 0 错误码

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

调用该函数时，若互斥锁未加锁，则上锁，返回 0；若互斥锁已加锁，则函数直接返回失败，即 EBUSY。

3）解锁

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t * mutex);

功能：

对指定的互斥锁解锁。

参数：

mutex：互斥锁地址。

返回值：

成功：0

失败：非 0 错误码

4）销毁互斥锁

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

功能：

销毁指定的一个互斥锁。互斥锁在使用完毕后，必需要对互斥锁进行销毁，以释放资源。

参数：

mutex：互斥锁地址。

返回值：

成功：0

失败：非 0 错误码

互斥锁应用实例

咱们经过互斥锁完善上面的例子，示例代码以下：

[cpp] view plain copy

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

pthread_mutex_t mutex; //互斥锁

// 打印机
void printer(char *str)
{
    pthread_mutex_lock(&mutex); //上锁
    while(*str!='\0')
    {
        putchar(*str);
        fflush(stdout);
        str++;
        sleep(1);
    }
    printf("\n");
    pthread_mutex_unlock(&mutex); //解锁
}

// 线程一
void *thread_fun_1(void *arg)
{
    char *str = "hello";
    printer(str); //打印
}

// 线程二
void *thread_fun_2(void *arg)
{
    char *str = "world";
    printer(str); //打印
}

int main(void)
{
    pthread_t tid1, tid2;

    pthread_mutex_init(&mutex, NULL); //初始化互斥锁

    // 建立 2 个线程
    pthread_create(&tid1, NULL, thread_fun_1, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, thread_fun_2, NULL);

    // 等待线程结束，回收其资源
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);

    pthread_mutex_destroy(&mutex); //销毁互斥锁

    return 0;
}

运行结果以下：