00. 目錄

文章目錄

• • 00. 目錄
  • 01. 互斥鎖引入
  • 02. 互斥鎖的操作流程
  • 03. 互斥鎖相關函數
  • • 3.1 互斥鎖初始化
    • 3.2 互斥鎖加鎖
    • 3.3 互斥鎖解鎖
    • 3.4 互斥鎖銷毀
  • 04. 互斥鎖示例
  • 05. 總結

01. 互斥鎖引入

為什么需要互斥鎖？

在多任務操作系統中，同時運行的多個任務可能都需要使用同一種資源。這個過程有點類似于，公司部門里，我在使用著打印機打印東西的同時（還沒有打印完），別人剛好也在此刻使用打印機打印東西，如果不做任何處理的話，打印出來的東西肯定是錯亂的。

下面我們用程序模擬一下這個過程，線程一需要打印“ hello ”，線程二需要打印“ world ”，不加任何處理的話，打印出來的內容會錯亂：

#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h>// 打印機 void printer(char *str) {while(*str!='\0'){putchar(*str); fflush(stdout);str++;sleep(1);}printf("\n"); }// 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;// 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); return 0; }

測試結果:

deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ gcc 1.c -pthread deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ ./a.out hwoelrlldodeng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$

實際上，打印機是有做處理的，我在打印著的時候別人是不允許打印的，只有等我打印結束后別人才允許打印。這個過程有點類似于，把打印機放在一個房間里，給這個房間安把鎖，這個鎖默認是打開的。當 A 需要打印時，他先過來檢查這把鎖有沒有鎖著，沒有的話就進去，同時上鎖在房間里打印。而在這時，剛好 B 也需要打印，B 同樣先檢查鎖，發現鎖是鎖住的，他就在門外等著。而當 A 打印結束后，他會開鎖出來，這時候 B 才進去上鎖打印。

而在線程里也有這么一把鎖——互斥鎖（mutex），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 )。

02. 互斥鎖的操作流程

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。

03. 互斥鎖相關函數

3.1 互斥鎖初始化

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *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。 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

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。

3.2 互斥鎖加鎖

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); 功能：對互斥鎖上鎖，若互斥鎖已經上鎖，則調用者一直阻塞，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。

3.3 互斥鎖解鎖

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

3.4 互斥鎖銷毀

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

04. 互斥鎖示例

示例代碼如下：

#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h>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; }

測試結果:

deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ gcc 1.c -pthread deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ ./a.out hello world deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$

05. 總結

與50位技術專家面對面20年技術見證，附贈技術全景圖

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【Linux系统编程】互斥锁的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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