互斥鎖 · cpp

[TOC] # 簡介而在線程里也有這么一把鎖：互斥鎖（mutex），也叫互斥量，互斥鎖是一種簡單的加鎖的方法來控制對共享資源的訪問，互斥鎖只有兩種狀態,即**加鎖**( lock )和**解鎖**( unlock )。互斥鎖的操作流程如下： 1）在訪問共享資源后臨界區域前，對互斥鎖進行加鎖。 2）在訪問完成后釋放互斥鎖導上的鎖。 3）對互斥鎖進行加鎖后，任何其他試圖再次對互斥鎖加鎖的線程將會被阻塞，直到鎖被釋放。互斥鎖的數據類型是： pthread\_mutex\_t。安裝對應幫助手冊： > $ sudo apt-get install -y manpages-posix-dev # pthread\_mutex\_init函數初始化互斥鎖： ~~~ #include <pthread.h> ? int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr); 功能：初始化一個互斥鎖。參數： mutex：互斥鎖地址。類型是 pthread_mutex_t 。 attr：設置互斥量的屬性，通常可采用默認屬性，即可將 attr 設為 NULL。 ? 可以使用宏 PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER 靜態初始化互斥鎖，比如： pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; ? 這種方法等價于使用 NULL 指定的 attr 參數調用 pthread_mutex_init() 來完成動態初始化，不同之處在于 PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER 宏不進行錯誤檢查。 ? 返回值：成功：0，成功申請的鎖默認是打開的。失敗：非 0 錯誤碼 ~~~ # pthread\_mutex\_destroy函數 ~~~ #include <pthread.h> ? int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); 功能：銷毀指定的一個互斥鎖。互斥鎖在使用完畢后，必須要對互斥鎖進行銷毀，以釋放資源。參數： mutex：互斥鎖地址。返回值：成功：0 失敗：非 0 錯誤碼 ~~~ ? # pthread_mutex_lock函數 ~~~ #include <pthread.h> ? int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); 功能：對互斥鎖上鎖，若互斥鎖已經上鎖，則調用者阻塞，直到互斥鎖解鎖后再上鎖。參數： mutex：互斥鎖地址。返回值：成功：0 失敗：非 0 錯誤碼 ? int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); * 調用該函數時，若互斥鎖未加鎖，則上鎖，返回 0； * 若互斥鎖已加鎖，則函數直接返回失敗，即 EBUSY。 ~~~ # pthread_mutex_unlock函數 ~~~ #include <pthread.h> ? int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); 功能：對指定的互斥鎖解鎖。參數： mutex：互斥鎖地址。返回值：成功：0 失敗：非0錯誤碼 ?~~~ # 例子 ?~~~ pthread_mutex_t mutex; //互斥鎖 // 打印機 void printer(char *str) { pthread_mutex_lock(&mutex); //上鎖 while (*str != '\0') { putchar(*str); fflush(stdout); str++; sleep(1); } printf("\n"); pthread_mutex_unlock(&mutex); //解鎖 } ? // 線程一 void *thread_fun_1(void *arg) { char *str = "hello"; printer(str); //打印 } ? // 線程二 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); //初始化互斥鎖 ? // 創建 2 個線程 pthread_create(&tid1, NULL, thread_fun_1, NULL); pthread_create(&tid2, NULL, thread_fun_2, NULL); ? // 等待線程結束，回收其資源 pthread_join(tid1, NULL); pthread_join(tid2, NULL); ? pthread_mutex_destroy(&mutex); //銷毀互斥鎖 ? return 0; } ~~~ # 死鎖 **死鎖引起的原因** 競爭不可搶占資源引起死鎖也就是我們說的第一種情況，而這都在等待對方占有的不可搶占的資源。競爭可消耗資源引起死鎖有p1，p2，p3三個進程，p1向p2發送消息并接受p3發送的消息，p2向p3發送消息并接受p1的消息，p3向p1發送消息并接受p2的消息，如果設置是先接到消息后發送消息，則所有的消息都不能發送，這就造成死鎖。進程推進順序不當引起死鎖有進程p1，p2，都需要資源A，B，本來可以p1運行A --> p1運行B --> p2運行A --> p2運行B，但是順序換了，p1運行A時p2運行B，容易發生第一種死鎖。互相搶占資源。 **3）死鎖的必要條件** 互斥條件某資源只能被一個進程使用，其他進程請求該資源時，只能等待，直到資源使用完畢后釋放資源。請求和保持條件程序已經保持了至少一個資源，但是又提出了新要求，而這個資源被其他進程占用，自己占用資源卻保持不放。不可搶占條件進程已獲得的資源沒有使用完，不能被搶占。循環等待條件必然存在一個循環鏈。 **4）處理死鎖的思路** 預防死鎖破壞死鎖的四個必要條件中的一個或多個來預防死鎖。避免死鎖和預防死鎖的區別就是，在資源動態分配過程中，用某種方式防止系統進入不安全的狀態。檢測死鎖運行時出現死鎖，能及時發現死鎖，把程序解脫出來解除死鎖發生死鎖后，解脫進程，通常撤銷進程，回收資源，再分配給正處于阻塞狀態的進程。 **5）預防死鎖的方法** ***破壞請求和保持條件*** 協議1：所有進程開始前，必須一次性地申請所需的所有資源，這樣運行期間就不會再提出資源要求，破壞了請求條件，即使有一種資源不能滿足需求，也不會給它分配正在空閑的資源，這樣它就沒有資源，就破壞了保持條件，從而預防死鎖的發生。協議2：允許一個進程只獲得初期的資源就開始運行，然后再把運行完的資源釋放出來。然后再請求新的資源。 ***破壞不可搶占條件*** 當一個已經保持了某種不可搶占資源的進程，提出新資源請求不能被滿足時，它必須釋放已經保持的所有資源，以后需要時再重新申請。 ***破壞循環等待條件*** 對系統中的所有資源類型進行線性排序，然后規定每個進程必須按序列號遞增的順序請求資源。假如進程請求到了一些序列號較高的資源，然后有請求一個序列較低的資源時，必須先釋放相同和更高序號的資源后才能申請低序號的資源。多個同類資源必須一起請求。