八 Linux下執行緒的互斥

為什麼使用執行緒鎖?

在多執行緒應用程式中，當多個執行緒共享相同的記憶體時，如同時訪問乙個變數時，需要確保每個執行緒看到一致的資料檢視，即保證所有執行緒對資料的修改是一致的。

如下兩種情況不存在不一致的問題：

每個執行緒使用的變數都是其他執行緒不會讀取和修改的

變數是唯讀的

當乙個執行緒在修改變數的值時，其他執行緒在讀取這個變數時可能會得到乙個不一致的值。

乙個典型的例子是，在乙個多執行緒程式中，兩個及以上個執行緒對同乙個變數i執行i++操作，結果得到的值並不如順序執行所預期的那樣。這就是執行緒間不同步的乙個例子。

可以用程式修改變數值時所經歷的三個步驟解釋這個現象：

從記憶體單元讀入暫存器

在暫存器中對變數操作（加/減1）

把新值寫回到記憶體單元

不能預期以上三步驟在乙個匯流排週期內完成，所以也就不能指望多執行緒程式如預期那樣執行。

多執行緒程式中可能會存在資料不一致的情況，那麼如何保證資料一致呢？可以考慮同一時間只有乙個執行緒訪問資料。互斥量(mutex)就是一把鎖。

多個執行緒只有一把鎖乙個鑰匙，誰上的鎖就只有誰能開鎖。當乙個執行緒要訪問乙個共享變數時，先用鎖把變數鎖住，然後再操作，操作完了之後再釋放掉鎖，完成。

當另乙個執行緒也要訪問這個變數時，發現這個變數被鎖住了，無法訪問，它就會一直等待，直到鎖沒了，它再給這個變數上個鎖，然後使用，使用完了釋放鎖，以此進行。

這個即使有多個執行緒同時訪問這個變數，也好象是對這個變數的操作是順序進行的。

互斥鎖（mutex）是一種簡單的加鎖的方法來控制對共享資源的訪問。

a. 靜態分配

pthread_mutex mutex = pthread_mutex_initializer;

b. 動態分配

互斥變數使用特定的資料型別：pthread_mutex_t，使用互斥量前要先初始化，使用的函式如下：

#include
intpthread_mutex_init
(pthread_mutex_t *restrict mutex,
const pthread_mutexattr_t *restrict attr)
;

其中 pthread_mutex_t 是乙個表示互斥量的聯合體型別，函式的第乙個引數是要初始化的互斥量，第二個引數是要設定的互斥量的屬性，引數二為空則表示使用預設的屬性。函式初始化互斥鎖成功返回0，否則返回非0。

靜態初始化的互斥量不需要銷毀，而對於動態初始化的互斥量則需要銷毀，其介面函式如下：

int
pthread_mutex_destroy
(pthread_mutex_t *mutex)
;

引數為要銷毀的互斥量，上面的初始化和銷毀的函式執行成功返回 0，出錯返回錯誤碼。

對互斥量加鎖解鎖的函式如下：

#include
intpthread_mutex_lock
(pthread_mutex_t *mutex)
;int
pthread_mutex_trylock
(pthread_mutex_t *mutex)
;int
pthread_mutex_unlock
(pthreadd_mutex_t *mutex)
;

第乙個函式 pthread_mutex_lock 對互斥量阻塞式加鎖，如果互斥量已經上鎖，則呼叫執行緒將則阻塞式等待，直到互斥量被解鎖。pthread_mutex_unlock 用於解鎖，如果不希望阻塞式的加鎖，則使用第二個函式 pthread_mutex_trylock ，該函式嘗試對互斥量加鎖，如果互斥量未被上鎖，則將互斥量鎖住，否則，該函式返回 ebusy。

atm_account.h

#ifndef __atm_account_h__
#define __atm_account_h__
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/** 賬戶資訊 */
typedef
struct
atm_account;
/** 建立賬戶 */
extern atm_account *
atm_account_create
(int code,
double balance)
;/** 銷毀賬戶 */
extern
void
atm_account_destroy
(atm_account *account)
;/** 取款 */
extern
double
atm_account_withdraw
(atm_account *account,
double amt)
;/** 存款 */
extern
double
atm_account_desposit
(atm_account *account,
double amt)
;/** 檢視賬戶餘額 */
extern
double
atm_account_balanceget
(atm_account *account)
;#endif

atm_account.c

#include
"atm_account.h"
/** 建立賬戶 */
atm_account *
atm_account_create
(int code,
double balance)
account->code = code;
account->balance = balance;
/** 對互斥鎖進行初始化 */
pthread_mutex_init
(&account->mutex,
null);
return account;
}/** 銷毀賬戶 */
void
atm_account_destroy
(atm_account *account)
pthread_mutex_destroy
(&account->mutex)
;free
(account);}
/** 取款: 成功，則返回取款金額 */
double
atm_account_withdraw
(atm_account *account,
double amt)
/** 對共享資源（賬戶進行加鎖） */
pthread_mutex_lock
(&account->mutex);if
(amt <
0|| amt > account->balance)
double balance_tmp = account->balance;
sleep(1
);balance_tmp -
= amt;
account->balance = balance_tmp;
pthread_mutex_unlock
(&account->mutex)
;return amt;
}/** 存款: 返回存款的金額 */
double
atm_account_desposit
(atm_account *account,
double amt)
/** 對共享資源（賬戶進行加鎖） */
pthread_mutex_lock
(&account->mutex);if
(amt <0)
double balance_tmp = account->balance;
sleep(1
);balance_tmp +
= amt;
account->balance = balance_tmp;
pthread_mutex_unlock
(&account->mutex)
;return amt;
}/** 檢視賬戶餘額 */
double
atm_account_balanceget
(atm_account *account)
/** 對共享資源（賬戶進行加鎖） */
pthread_mutex_lock
(&account->mutex)
;double balance_tmp = account->balance;
pthread_mutex_unlock
(&account->mutex)
;return balance_tmp;
}

從執行的結果可知，對共享資源加鎖後，對資源的訪問就存在互斥的關係，將不會出現上述錯誤，男孩操作賬戶對共享資源操作時，女孩是不能操作共享資源的。

八 Linux下執行緒的互斥

Linux環境下執行緒的互斥

linux下執行緒同步之互斥鎖

Linux下執行緒同步物件 1 互斥量

八 Linux下執行緒的互斥

Linux環境下執行緒的互斥

linux下執行緒同步之互斥鎖

Linux下執行緒同步物件 1 互斥量

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