多線程與互斥鎖的實例分析

多線程與互斥鎖的實例分析，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

線程：線程是程序中的一個執行流，每個線程都有自己的專有寄存器(棧指針、程序計數器等)，但代碼區是共享的，即不同的線程可以執行同樣的函數。

多線程：多線程是指程序中包含多個執行流，即在一個程序中可以同時運行多個不同的線程來執行不同的任務，也就是說允許單個程序創建多個并行執行的線程來完成各自的任務。

線程創建

    函數原型：int pthread_create(pthread_t*restrict tidp,const pthread_attr_t *restrict attr,void *(*start_rtn)(void),void *restrict arg);

    返回值：若是成功建立線程返回0，否則返回錯誤的編號。

    形式參數：pthread_t *restrict tidp要創建的線程的線程id指針；const pthread_attr_t  *restrict attr創建線程時的線程屬性；void  *(start_rtn)(void)返回值是void類型的指針函數；void  *restrict arg start_rtn的形參。

    線程掛起：該函數的作用使得當前線程掛起，等待另一個線程返回才繼續執行。也就是說當程序運行到這個地方時，程序會先停止，然后等線程id為thread的這個線程返回，然后程序才會斷續執行。

    函數原型：int pthread_join(pthread_tthread, void **value_ptr);

    參數說明如下：thread等待退出線程的線程號；value_ptr退出線程的返回值。

    返回值：若成功，則返回0；若失敗，則返回錯誤號。

    線程退出

    函數原型：void pthread_exit(void *rval_ptr);

    獲取當前線程id

    函數原型：pthread_t pthread_self(void);

互斥鎖

創建pthread_mutex_init；銷毀pthread_mutex_destroy；加鎖pthread_mutex_lock；解鎖pthread_mutex_unlock。

互斥量從本質上說就是一把鎖, 提供對共享資源的保護訪問。

　1. 初始化:

　　    在Linux下, 線程的互斥量數據類型是pthread_mutex_t. 在使用前, 要對它進行初始化:

    　　對于靜態分配的互斥量, 可以把它設置為PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER, 或者調用pthread_mutex_init.

    　　對于動態分配的互斥量, 在申請內存(malloc)之后, 通過pthread_mutex_init進行初始化, 并且在釋放內存(free)前需要調用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);

    　　頭文件:

    　　    返回值: 成功則返回0, 出錯則返回錯誤編號.

    　　說明: 如果使用默認的屬性初始化互斥量, 只需把attr設為NULL. 其他值在以后講解。

　　2. 互斥操作:

    　　 對共享資源的訪問, 要對互斥量進行加鎖, 如果互斥量已經上了鎖, 調用線程會阻塞, 直到互斥量被解鎖. 在完成了對共享資源的訪問后, 要對互斥量進行解鎖。

    　　首先說一下加鎖函數:

    　　頭文件:

    　　原型:

    　　int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

    　　int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

    　　返回值: 成功則返回0, 出錯則返回錯誤編號.

    　 　說明: 具體說一下trylock函數, 這個函數是非阻塞調用模式, 也就是說, 如果互斥量沒被鎖住, trylock函數將把互斥量加鎖, 并獲得對共享資源的訪問權限; 如果互斥量被鎖住了, trylock函數將不會阻塞等待而直接返回EBUSY, 表示共享資源處于忙狀態。

    　　再說一下解所函數:

    　　頭文件:

    　　原型: int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

    　　返回值: 成功則返回0, 出錯則返回錯誤編號.

    　　3. 死鎖:

　　    死鎖主要發生在有多個依賴鎖存在時, 會在一個線程試圖以與另一個線程相反順序鎖住互斥量時發生. 如何避免死鎖是使用互斥量應該格外注意的東西。

    　　總體來講, 有幾個不成文的基本原則:

    　　對共享資源操作前一定要獲得鎖。

    　　完成操作以后一定要釋放鎖。

    　　盡量短時間地占用鎖。

    　　如果有多鎖, 如獲得順序是ABC連環扣, 釋放順序也應該是ABC。

    　　線程錯誤返回時應該釋放它所獲得的鎖。

條件鎖

創建pthread_cond_init；銷毀pthread_cond_destroy；觸發pthread_cond_signal；廣播pthread_cond_broadcast；等待pthread_cond_wait。以后補充

下面以一個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;
}

運行結果如下：

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bb
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我們創建了兩個進程ｔ０和ｔ１，以及互斥鎖ｔｅｓｔｌｏｃｋ。當兩個線程同時運行的時候，線程ｔ０上鎖以后，線程ｔ１等待線程ｔ０釋放鎖，線程ｔ１加鎖以后線程ｔ０，等待，所以出現了如上的運行結果。

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