多线程与互斥锁
Posted
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了多线程与互斥锁相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
线程：线程是程序中的一个执行流，每个线程都有自己的专有寄存器(栈指针、程序计数器等)，但代码区是共享的，即不同的线程可以执行同样的函数。多线程：多线程是指程序中包含多个执行流，即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务，也就是说允许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。
线程创建
函数原型：int pthread_create(pthread_t*restrict tidp,const pthread_attr_t *restrict attr,void *(*start_rtn)(void),void *restrict arg);
返回值：若是成功建立线程返回0，否则返回错误的编号。
形式参数：pthread_t *restrict tidp要创建的线程的线程id指针；const pthread_attr_t *restrict attr创建线程时的线程属性；void *(start_rtn)(void)返回值是void类型的指针函数；void *restrict arg start_rtn的形参。
线程挂起：该函数的作用使得当前线程挂起，等待另一个线程返回才继续执行。也就是说当程序运行到这个地方时，程序会先停止，然后等线程id为thread的这个线程返回，然后程序才会断续执行。
函数原型：int pthread_join(pthread_tthread, void **value_ptr);
参数说明如下：thread等待退出线程的线程号；value_ptr退出线程的返回值。
返回值：若成功，则返回0；若失败，则返回错误号。
线程退出
函数原型：void pthread_exit(void *rval_ptr);
获取当前线程id
函数原型：pthread_t pthread_self(void);
互斥锁
创建pthread_mutex_init；销毁pthread_mutex_destroy；加锁pthread_mutex_lock；解锁pthread_mutex_unlock。
互斥量从本质上说就是一把锁, 提供对共享资源的保护访问。1. 初始化:
在Linux下, 线程的互斥量数据类型是pthread_mutex_t. 在使用前, 要对它进行初始化:
对于静态分配的互斥量, 可以把它设置为PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER, 或者调用pthread_mutex_init.
对于动态分配的互斥量, 在申请内存(malloc)之后, 通过pthread_mutex_init进行初始化, 并且在释放内存(free)前需要调用pthread_mutex_destroy.
原型:
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restric attr);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
头文件:
返回值: 成功则返回0, 出错则返回错误编号.
说明: 如果使用默认的属性初始化互斥量, 只需把attr设为NULL. 其他值在以后讲解。
2. 互斥操作:
对共享资源的访问, 要对互斥量进行加锁, 如果互斥量已经上了锁, 调用线程会阻塞, 直到互斥量被解锁. 在完成了对共享资源的访问后, 要对互斥量进行解锁。
首先说一下加锁函数:
头文件:
原型:
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
返回值: 成功则返回0, 出错则返回错误编号.
说明: 具体说一下trylock函数, 这个函数是非阻塞调用模式, 也就是说, 如果互斥量没被锁住, trylock函数将把互斥量加锁, 并获得对共享资源的访问权限; 如果互斥量被锁住了, trylock函数将不会阻塞等待而直接返回EBUSY, 表示共享资源处于忙状态。
再说一下解所函数:
头文件:
原型: int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
返回值: 成功则返回0, 出错则返回错误编号.
3. 死锁:
死锁主要发生在有多个依赖锁存在时, 会在一个线程试图以与另一个线程相反顺序锁住互斥量时发生. 如何避免死锁是使用互斥量应该格外注意的东西。
总体来讲, 有几个不成文的基本原则:
对共享资源操作前一定要获得锁。
完成操作以后一定要释放锁。
尽量短时间地占用锁。
如果有多锁, 如获得顺序是ABC连环扣, 释放顺序也应该是ABC。
线程错误返回时应该释放它所获得的锁。
条件锁
创建pthread_cond_init；销毁pthread_cond_destroy；触发pthread_cond_signal；广播pthread_cond_broadcast；等待pthread_cond_wait。以后补充
下面以一个ｄｅｍｏ程序了解一下，
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
void * print_a(void *);
void * print_b(void *);
static pthread_mutex_t testlock;
int main(void)
{
pthread_t t0;
pthread_t t1;
pthread_mutex_init(&testlock,NULL);
//create thread a
if(pthread_create(&t0,NULL,print_a,NULL)){
puts("fail to create pthread a");
exit(1);
}
//create thread b
if(pthread_create(&t1,NULL,print_b,NULL)){
puts("fail to create pthread b");
exit(1);
}
void *result;
if(pthread_join(t0,&result)==-1){
puts("fail to reconnect to");
exit(1);
}
if(pthread_join(t1,&result)==-1){
puts("fail to reconnect t1");
exit(1);
}
pthread_mutex_destroy(&testlock);
return 0;
}
void * print_a(void *a){
int i=0;
pthread_mutex_lock(&testlock);
for(i=0;i<10;i++){
sleep(1);
puts("aa");
if(i==4){
pthread_mutex_unlock(&testlock);
sleep(1);
pthread_mutex_lock(&testlock);
}
}
pthread_mutex_unlock(&testlock);
return NULL;
}
void * print_b(void *b){
int i=0;
pthread_mutex_lock(&testlock);
for(i=0;i<20;i++){
sleep(1);
puts("bb");
if(i==6){
pthread_mutex_unlock(&testlock);
sleep(1);
pthread_mutex_lock(&testlock);
}
}
pthread_mutex_unlock(&testlock);
return NULL;
}运行结果如下：
aa aa aa aa aa bb bb bb bb bb bb bb aa aa aa aa aa bb bb bb bb bb bb bb bb bb bb bb bb bb
我们创建了两个进程ｔ０和ｔ１，以及互斥锁ｔｅｓｔｌｏｃｋ。当两个线程同时运行的时候，线程ｔ０上锁以后，线程ｔ１等待线程ｔ０释放锁，线程ｔ１加锁以后线程ｔ０，等待，所以出现了如上的运行结果。
以上是关于多线程与互斥锁的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章