多线程与互斥锁的实例分析

多线程与互斥锁的实例分析，很多新手对此不是很清楚，为了帮助大家解决这个难题，下面小编将为大家详细讲解，有这方面需求的人可以来学习下，希望你能有所收获。

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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
#include
#include
#include
#include
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。

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