線程的同步與互斥

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    多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)時(shí)可能會(huì)發(fā)生沖突，比如兩個(gè)線程同時(shí)把一個(gè)全局變量加1，結(jié)果可能不是我們所期待的：

我們看這段代碼的執(zhí)行結(jié)果：

   #include <stdio.h>

   #include <stdlib.h>

   #include <pthread.h>

   static int g_count=0;

  void *thread(void *arg)

  {

      int index=0;

      int tmp=0;

      while(index++<5000)

      {

          tmp=g_count;

          printf("this is thread %d,count is :%d\n",(int)arg,tmp);

          g_count=tmp+1;

      }

  }

  int main()

  {

      pthread_t tid1,tid2;

      pthread_create(&tid1,NULL,thread,(void*)1);

      pthread_create(&tid2,NULL,thread,(void*)2);

      pthread_join(tid1,NULL);

      pthread_join(tid2,NULL);

      printf("the final value is %d\n",g_count);

      return 0;

  }

我們看它的執(zhí)行結(jié)果：

 

我們創(chuàng)建了兩個(gè)線程，各自把全局變量g_count加了5000次，結(jié)果理論上應(yīng)該是10000，但其實(shí)不然，每次運(yùn)行的結(jié)果都不一樣，證明訪問(wèn)沖突了。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們需引入互斥鎖。獲得鎖的線程可以完成“讀--修改--寫(xiě)”的操作，然后釋放鎖給其他線程，沒(méi)有獲得鎖的線程只能等待，而不能訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)，這樣“讀--修改--寫(xiě)”散步操作就成了原子操作，要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行，不會(huì)執(zhí)行到中間而被打斷，這樣就如我們所期待的了。

pthread_mutex_init函數(shù)對(duì)mutex做初始化，它可以被pthread_mutex_destroy銷(xiāo)毀。如果mutex變量是靜態(tài)分配的，也可以用宏定義PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER來(lái)初始化，相當(dāng)于pthread_mutex_init初始化并且attr參數(shù)為NULL。

加鎖和解鎖所需函數(shù)：

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex)

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)

                  成功返回0，失敗返回錯(cuò)誤號(hào)。

一個(gè)線程可以調(diào)用int pthread_mutex_lock獲得mutex，如果這時(shí)候另一個(gè)線程已經(jīng)調(diào)用int pthread_mutex_lock獲得了該mutex，則當(dāng)前線程需要掛起等待，直到另一個(gè)線程調(diào)用pthread_mutex_unlock釋放mutex，當(dāng)前線程被喚醒，才能獲得該mutex并繼續(xù)執(zhí)行。

如果一個(gè)線程既想獲得鎖，又不想掛起等待，可以調(diào)用 pthread_mutex_trylock，如果mutex已經(jīng)被另一個(gè)線程獲得，則這個(gè)函數(shù)會(huì)返回EBUSY，而不會(huì)使線程掛起等待。

知道這些的話(huà)，我們重新修改以上代碼：

 #include <stdio.h>

 #include <stdlib.h>

 #include <pthread.h>

 static int g_count=0;

pthread_mutex_t mutex_lock=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

  void *thread(void *arg)

  {

      int index=0;

      int tmp=0;

      while(index++<5000)

      {

              pthread_mutex_lock(&mutex_lock);

          tmp=g_count;

          printf("this is thread %d,count is :%d\n",(int)arg,tmp);

          g_count=tmp+1;

          pthread_mutex_unlock(&mutex_lock);

      }

  }

  int main()

  {

      pthread_t tid1,tid2;

      pthread_create(&tid1,NULL,thread,(void*)1);

      pthread_create(&tid2,NULL,thread,(void*)2);

      pthread_join(tid1,NULL);

      pthread_join(tid2,NULL);

      printf("the final value is %d\n",g_count);

      return 0;

  }

運(yùn)行結(jié)果如下：

 

我們可以看到，經(jīng)過(guò)我們加鎖后，最后value的值是我們所期待的10000，加鎖成功，成功實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)線程的互斥運(yùn)行。

死鎖產(chǎn)生的原因及四個(gè)必要條件

所謂死鎖，是指多個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行過(guò)程中因爭(zhēng)奪資源而造成的一種僵局，當(dāng)進(jìn)程處于這種僵持狀態(tài)時(shí)，若無(wú)外力作用，他們都將無(wú)法再向前推進(jìn)。

產(chǎn)生死鎖的主要原因有：

1.系統(tǒng)資源不足；

2.進(jìn)程運(yùn)行推進(jìn)的順序不合適；

3.資源分配不當(dāng)?shù)龋?/p>

如果系統(tǒng)資源充足，進(jìn)程的資源請(qǐng)求都能夠得到滿(mǎn)足，死鎖出現(xiàn)的可能性就降低，否則，就會(huì)因爭(zhēng)奪有限的資源而陷入死鎖。其次，進(jìn)程運(yùn)行推進(jìn)順序與速度不同，也可能產(chǎn)生死鎖。

產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件：

1.互斥條件：一個(gè)資源每次只能被一個(gè)進(jìn)程使用；

2.請(qǐng)求與保持條件：一個(gè)進(jìn)程因請(qǐng)求資源而阻塞時(shí)，對(duì)已獲得的資源保持不放；

3.不剝奪條件：進(jìn)程已獲得的資源，在使用完之前，不能強(qiáng)行剝奪；

4.循環(huán)等待條件：若干進(jìn)程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系；

以上是產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件，只要系統(tǒng)發(fā)生死鎖，這些條件必然成立，而只要上述條件之一不滿(mǎn)足，就不會(huì)發(fā)生死鎖。

處理死鎖的基本方法：

1.預(yù)防死鎖：

     該方法是通過(guò)設(shè)置某些限制條件，去破壞產(chǎn)生死鎖四個(gè)必要條件中的一個(gè)或幾個(gè)條件，來(lái)預(yù)防發(fā)生死鎖。

2.避免死鎖

      不需事先采取各種限制措施去破壞產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件，而是在資源的動(dòng)態(tài)分配過(guò)程中，用某種方法去防止系統(tǒng)進(jìn)入不安全狀態(tài)，從而避免發(fā)生死鎖。

3.檢測(cè)死鎖

      這種方法不需事先采取任何限制措施，也不必檢查系統(tǒng)是否已經(jīng)進(jìn)入不安全區(qū)，而是允許系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生死鎖。但可以通過(guò)系統(tǒng)所設(shè)置的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，及時(shí)的檢測(cè)死鎖的發(fā)生，并精確的確定與死鎖有關(guān)的進(jìn)程資源，然后采取適當(dāng)措施，從系統(tǒng)中將已發(fā)生的死鎖清除掉。

4.解除死鎖

      這是與檢測(cè)死鎖相配套的一種措施。當(dāng)檢測(cè)到發(fā)生死鎖時(shí)，需將進(jìn)程從死鎖狀態(tài)中解脫出來(lái)。常用的實(shí)施方法是撤消或掛起一些進(jìn)程，以便回收一些資源，再將這些資源分配給已處于阻塞狀態(tài)的進(jìn)程，使之轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)，一邊繼續(xù)運(yùn)行。

死鎖的解除與預(yù)防：

理解了死鎖的原因，尤其是產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件，就可以大程度的避免，預(yù)防和解除死鎖。所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)，進(jìn)程調(diào)度等方面注意如何不讓這四個(gè)必要條件成立，如何確定資源的合理分配算法，避免進(jìn)程永久占用系統(tǒng)資源。此外，也要防止進(jìn)程在處于等待狀態(tài)的情況下占用資源。因此，對(duì)資源的分配要給與合理的規(guī)劃。

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本文標(biāo)題：線程的同步與互斥，死鎖-創(chuàng)新互聯(lián)
轉(zhuǎn)載來(lái)于：http://aaarwkj.com/article26/ccdejg.html

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