2022年linux下的线程控制-互斥锁与条件变量 .pdf

近期在学习linux下的线程控制，对于线程同步中的互斥锁和条件变量有些问题，不过在参考了一些书目，还有和同学讨论后也是有了自己的一些认识和见解，现在分享下。先看看 互斥锁APIpthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex;用此函数加锁时，如果mutex已经被锁住，当前尝试加锁的线程就会阻塞，直到互斥锁被其他线程释放。当此函数返回时，说明互斥锁已经被当前线程成功加锁.pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);用此函数加锁时，如果mutex已经卑琐主，当前尝试加锁的线程不会阻塞， 而是立即返回， 返回的错误码为EBUSY,而不是阻塞等待。pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);注意使用锁之前要记得初始化。互斥锁的初始化有两种初始化方式:1.对于静态分配的互斥锁一半用宏赋值的方式初始化eg: static pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;2.对于动态分配的互斥锁（如调用malloc）或分配在共享内存中，则必须调用pthread_mutex_init(pthread_mutex *mutex, pthread_mutexattr_t *mutexattr)函数来进行初始化。有时候省略了初始化操作代码，因为它所在的实现把初始化常值定义为0（而且静态分配的变量被自动初始化为0）,不过省略初始操作是不正确的！名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 互斥锁的作用：互斥锁是用来保护临界区资源，一般是一些可供线程间使用的全局变量， 来达到线程同步的目的,即保证任何时刻只有一个线程或进程在执行其中的代码.也许有人会问什么是同步？我以开始也不知道后来在百度找到了答案。线程同步： 发生在多个线程共享相同内存的时候，这事要保证每个线程在每个时刻看到的共享数据是一致的，如果每个线程使用的变量都是其他线程不会使用的read&write或者变量是只读的，就不存在一致性的问题，但是如果两个或两个以上的线程可以read/write同一个变量时， 就需要对线程进行同步，以确保他们在访问该变量的时不会得到无效的值，同时也可以唯一地修改变量并使它生效。通俗点说： 一个父亲给三个盲人儿子分蛋糕，父亲不吃，只是分配。按照年龄分配，小儿子先吃了三分之一，然后给父亲，父亲接着将蛋糕给二儿子并告诉二儿子蛋糕剩下三分之二，二儿子又吃了三分之一后还给父亲，接着父亲告诉大儿子剩下三分之一，然后大儿子吃完了。最后父亲告诉三个儿子蛋糕都被你们吃完了。让儿子们都知道蛋糕还剩多少，这就叫做同步。 此处父亲就像CUP，蛋糕就像三个线程的共享变量，三个儿子就是三个线程. 按照年龄分配就像是线程调度的按优先级分配的策略。互斥锁的存在正是用来保护这种共享变量的，一般的加锁轮廓：1.pthread_mutex_lock()2./*数据（变量）*/3.pthread_mutex_unlock()名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 1为接下来的操作加锁，实际上是为数据(data)加锁,这样保证在执行第3句pthread_mutex_unlock（）前，其他的线程不能访问第二句中的数据，只能阻塞等待解锁后来访问该数据。如果有多个线程阻塞在等待同一个互斥锁上，那么当该互斥锁解锁，哪一个线程会开始运行呢？答：1003.1b-1993标准增加的特性之一是提供一个优先级调度选项。 一下为概括， 不同的线程可被赋予不同的优先级，同步函数（互斥锁，读写锁，信号量）将唤醒优先级最高的被阻塞线程。关于互斥锁的编程技巧将共享数据和他们的同步变量（互斥锁，条件变量或信号量）收集到一个结构体中。但是， 对于动态分配的， 如链表，可以将链表的头以及链表的同步变量存放到一个结构体中，但是其他共享数据（该链表的其他部分）却不在该结构中，因此这种方式通常是不完善的。Example:strcutpthread_mutex_tmutex;intbuffMAXITEMS;int nput;int nval;shared = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 条件变量APIpthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);使用时需要注意:条件变量的使用是与互斥锁共通使用的。参数cond使用前需要用pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);初始化！参数mutex为已经初始化后，并且是已经上锁的状态!pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex, const struct timespec *abstime);用此函数时，函数将阻塞直到条件变量或得信号或者经过由abstime指定的时间，也就是说，如果在给定时刻前条件没有满足，则返回ETIMEOUT，结束等待。abstime = 0 表示1997年1月1日00:00：00 GMTeg:1 for ( ; ; )2 3 pthread_mutex_lock (&mutex);4 if (condition)5 pthread_cond_wait(&cond, &mutex);名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 6 /*do something*/7 pthread_mutex_unlock(&mutex);8第3行为下面的操作加锁，第4行是判断是否要调用条件变量;当满足判断条件执行wait时候，wait函数先释放mutex对应的互斥锁，然后阻塞第6行之后的语句执行。即其他线程在wait函数等待得时候可以调用mutex，并且对例子代码中互斥锁要保护的数据进行修改。当后面有线程满足某些设定的条件执行了pthread_cond_singal(pthread cond_t *cond);或者是执行pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);此时wait函数所在的线程做的第一件事情就是为它接下来的操作加上mutex，这时wait才返回，线程醒来.pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);激活一个等待条件成立的线程，存在多个等待线程时，按入队顺序激活其中一个pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);激活所有等待线程pthread_cond_signal()，pthread_cond_wait()一般都是放在if()语句中，满足某些条件时发出信号或等待。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -