多線程與互斥鎖
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並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，然後等線程id為thread的這個線程返回，然後程序才會斷續執行。
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:
對於靜態分配的互斥量, 可以把它設置為PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER, 或者調用pthread_mutex_init.
對於動態分配的互斥量, 在申請內存(malloc)之後, 通過pthread_mutex_init進行初始化, 並且在釋放內存(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. 其他值在以後講解。
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後, 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, 並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, 表示共享資源處於忙狀態。
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註意的東西。
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。
完成操作以後一定要釋放鎖。
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。以後補充
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：
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上鎖以後，線程ｔ１等待線程ｔ０釋放鎖，線程ｔ１加鎖以後線程ｔ０，等待，所以出現了如上的運行結果。
多線程與互斥鎖