Linux系统编程--锁的使用

凤2018
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一、概念

  • 线程同步：

    协同步调，对公共区域数据按序访问。防止数据混乱，产生与时间有关的错误。

  • 锁的使用：

    建议锁！对公共数据进行保护。所有线程【应该】在访问公共数据前先拿锁再访问。但，锁本身不具备强制性。

二、使用mutex(互斥量、互斥锁)一般步骤

pthread_mutex_t 类型。

  1. pthread_mutex_t lock; 创建锁

  2. pthread_mutex_init; 初始化 1

  3. pthread_mutex_lock;加锁 1-- --> 0

  4. 访问共享数据（stdout)

  5. pthrad_mutext_unlock();解锁 0++ --> 1

  6. pthead_mutex_destroy；销毁锁

三、初始化互斥量：

pthread_mutex_t mutex;

  1. pthread_mutex_init(&mutex, NULL); 动态初始化。

  2. pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 静态初始化。

注意事项：

尽量保证锁的粒度， 越小越好。（访问共享数据前，加锁。访问结束【立即】解锁。）

互斥锁，本质是结构体。 我们可以看成整数。 初值为 1。（pthread_mutex_init() 函数调用成功。）

加锁： --操作， 阻塞线程。

解锁： ++操作， 换醒阻塞在锁上的线程。

try锁：尝试加锁，成功--。失败，返回。同时设置错误号 EBUSY

四、锁的分类

  • restrict关键字：

    用来限定指针变量。被该关键字限定的指针变量所指向的内存操作，必须由本指针完成。

  • 死锁：

    是使用锁不恰当导致的现象：

    1. 对一个锁反复lock。

    2. 两个线程，各自持有一把锁，请求另一把。

死锁

image.png

  • 读写锁：

    锁只有一把。以读方式给数据加锁——读锁。以写方式给数据加锁——写锁。

    读共享，写独占。

    写锁优先级高。

    相较于互斥量而言，当读线程多的时候，提高访问效率

    pthread_rwlock_t rwlock;

    pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);

    pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); try

    pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); try

    pthread_rwlock_unlock(&rwlock);

    pthread_rwlock_destroy(&rwlock);

读写锁 image.png

  • 条件变量：

    本身不是锁！ 但是通常结合锁来使用。 mutex

    pthread_cond_t cond;

    初始化条件变量：

    1. pthread_cond_init(&cond, NULL); 动态初始化。

    2. pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; 静态初始化。

    阻塞等待条件：

    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);

    作用：

    1. 阻塞等待条件变量满足

    2. 解锁已经加锁成功的信号量 （相当于 pthread_mutex_unlock(&mutex)）

    3. 当条件满足，函数返回时，重新加锁信号量 （相当于， pthread_mutex_lock(&mutex);）

    pthread_cond_signal(): 唤醒阻塞在条件变量上的 (至少)一个线程。

    pthread_cond_broadcast()： 唤醒阻塞在条件变量上的 所有线程。

    【要求，能够借助条件变量，完成生成者消费者】

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