互斥锁 · cpp

[TOC] # 简介而在线程里也有这么一把锁：互斥锁（mutex），也叫互斥量，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**加锁**( lock )和**解锁**( unlock )。互斥锁的操作流程如下： 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，任何其他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。安装对应帮助手册： > $ sudo apt-get install -y manpages-posix-dev # pthread\_mutex\_init函数初始化互斥锁： ~~~ #include <pthread.h> int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict 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，通常可采用默认属性，即可将 attr 设为 NULL。可以使用宏 PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER 静态初始化互斥锁，比如： 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，不同之处在于 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 ~~~ # pthread\_mutex\_destroy函数 ~~~ #include <pthread.h> 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，必须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 ~~~ # pthread_mutex_lock函数 ~~~ #include <pthread.h> 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。 ~~~ # pthread_mutex_unlock函数 ~~~ #include <pthread.h> 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 ~~~ # 例子 ~~~ 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 // 创建 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; } ~~~ # 死锁 **死锁引起的原因** 竞争不可抢占资源引起死锁也就是我们说的第一种情况，而这都在等待对方占有的不可抢占的资源。竞争可消耗资源引起死锁有p1，p2，p3三个进程，p1向p2发送消息并接受p3发送的消息，p2向p3发送消息并接受p1的消息，p3向p1发送消息并接受p2的消息，如果设置是先接到消息后发送消息，则所有的消息都不能发送，这就造成死锁。进程推进顺序不当引起死锁有进程p1，p2，都需要资源A，B，本来可以p1运行A --> p1运行B --> p2运行A --> p2运行B，但是顺序换了，p1运行A时p2运行B，容易发生第一种死锁。互相抢占资源。 **3）死锁的必要条件** 互斥条件某资源只能被一个进程使用，其他进程请求该资源时，只能等待，直到资源使用完毕后释放资源。请求和保持条件程序已经保持了至少一个资源，但是又提出了新要求，而这个资源被其他进程占用，自己占用资源却保持不放。不可抢占条件进程已获得的资源没有使用完，不能被抢占。循环等待条件必然存在一个循环链。 **4）处理死锁的思路** 预防死锁破坏死锁的四个必要条件中的一个或多个来预防死锁。避免死锁和预防死锁的区别就是，在资源动态分配过程中，用某种方式防止系统进入不安全的状态。检测死锁运行时出现死锁，能及时发现死锁，把程序解脱出来解除死锁发生死锁后，解脱进程，通常撤销进程，回收资源，再分配给正处于阻塞状态的进程。 **5）预防死锁的方法** ***破坏请求和保持条件*** 协议1：所有进程开始前，必须一次性地申请所需的所有资源，这样运行期间就不会再提出资源要求，破坏了请求条件，即使有一种资源不能满足需求，也不会给它分配正在空闲的资源，这样它就没有资源，就破坏了保持条件，从而预防死锁的发生。协议2：允许一个进程只获得初期的资源就开始运行，然后再把运行完的资源释放出来。然后再请求新的资源。 ***破坏不可抢占条件*** 当一个已经保持了某种不可抢占资源的进程，提出新资源请求不能被满足时，它必须释放已经保持的所有资源，以后需要时再重新申请。 ***破坏循环等待条件*** 对系统中的所有资源类型进行线性排序，然后规定每个进程必须按序列号递增的顺序请求资源。假如进程请求到了一些序列号较高的资源，然后有请求一个序列较低的资源时，必须先释放相同和更高序号的资源后才能申请低序号的资源。多个同类资源必须一起请求。