一、互斥量mutex
- Linux提供一把互斥鎖mutex(也稱之為互斥量)
- 每個線程在對資源操作前都嘗試先加鎖，成功加鎖才能操作，操作結束后解鎖。
- 資源還是共享的，線程間也還是競爭的，但通過鎖將資源的訪問變為互斥操作，而后與時間有關的錯誤也不會在產生了。
如圖所示：
但是應該注意：同一個時刻，只能有一個線程持有該鎖。
當A線程對某個全局變量加鎖訪問，B在訪問前嘗試加鎖，拿不到鎖，B阻塞。C線程不去加鎖，而直接訪問該全局變量，依然能夠訪問，但會出現數據混亂。
所以，互斥鎖實質上是是操作系統提供的一把“建議鎖”(又稱“協同所”)，建議程序中有多線程訪問共享資源的時候使用該機制，但是，并沒有強制限定。
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二、主要應用函數
分析：
- pthread_mutex_t 類型，其本質是一個結構體，為簡化理解，應用時可忽略其實現細節，簡單當成整數看待。
- pthread_mutex_t? mutex：變量mutex只有兩種取值0、1；
1. 函數原型：
功能：初始化一個互斥鎖(互斥量)；?初值可看做1
#include<pthread.h>
pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr); 返回值：若成功，返回0，否則，返回錯誤編號 參數1：傳出參數，調用時應傳&mutex
- restrict關鍵字：只用于限制指針，告訴編譯器，所有修改該指針指向內存中內容的操作，只能通過本指針完成。不能通過除本指針以外的其他變量或指針修改。
參數2：互斥屬性。是一個傳入參數，通常傳NULL，選用默認屬性(線程間共享).
- 靜態初始化：如果互斥鎖mutex是靜態分配的(定義在全局，或加了static關鍵字修飾），可以直接使用宏進行初始化。pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
- 動態初始化：局部變量應采用動態初始化。pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
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2. 函數原型：
? ? 功能：銷毀一個互斥鎖
#include<pthread.h>
pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); 返回值：若成功，返回0，否則，返回錯誤編號
?
3. 函數原型：
? ? 功能：加鎖。可理解為將mutex--（或-1）
#include<pthread.h>
pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);返回值：若成功，返回0，否則，返回錯誤編號分析：
- 沒有被上鎖，當前線程會將這把鎖鎖上
- 被鎖上了：當前線程阻塞，鎖被打開之后，線程解除阻塞。
?
4. 函數原型：
? ?功能：解鎖。可理解為將mtex++（或+1）
#include<pthread.h>
pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);返回值：若成功，返回0，否則，返回錯誤編號 注意：
- 同時將阻塞在該鎖上的所有線程全部喚醒
?
5. 函數原型：
功能：嘗試加鎖, 失敗返回, 不阻塞
#include<pthread.h>
pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);返回值：若成功，返回0，否則，返回錯誤編號分析：
- 沒有鎖上：當前線程會給這把鎖加鎖
- 如果鎖上了：不會阻塞，返回
?
三、程序清單(一）
1. 測試代碼：
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>void *tfn(void *arg)
{srand(time(NULL));while(1) {printf("hello ");sleep(rand() % 3); //模擬長時間操作共享資源，導致cpu易主，產生與時間有關的錯誤printf("word\n");sleep(rand() % 3);}return NULL;
}int main()
{pthread_t tid;srand(time(NULL));pthread_create(&tid, NULL, tfn, NULL);while(1) {printf("HELLO ");sleep(rand() % 3);printf("WORLD\n");sleep(rand() % 3);}return 0;
}運行結果：
?
2. 測試代碼：
#include<pthread.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>pthread_mutex_t mutex;void *tfn(void *arg)
{srand(time(NULL));while(1) {pthread_mutex_lock(&mutex);printf("hello ");sleep(rand() % 3); //模擬長時間共享資源，導致cpu易主。產生于時間有關的錯誤 printf("word\n");pthread_mutex_unlock(&mutex);sleep(rand() % 3);}return NULL;
}int main()
{pthread_t tid;srand(time(NULL));pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_create(&tid, NULL, tfn, NULL); //mutex == 1while(1) {pthread_mutex_lock(&mutex);printf("HELLO ");sleep(rand() % 3);printf("WORLD\n");pthread_mutex_unlock(&mutex);sleep(rand() % 3);}pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0;
}輸出結果：
?
?
3. 測試代碼：
#include<pthread.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>pthread_mutex_t mutex;void *tfn(void *arg)
{srand(time(NULL));while(1) {pthread_mutex_lock(&mutex);printf("hello ");sleep(rand() % 3); //模擬長時間共享資源，導致cpu易 主。產生于時間有關的錯誤 printf("word\n");sleep(rand() % 3);pthread_mutex_unlock(&mutex);}return NULL;
}int main()
{pthread_t tid;srand(time(NULL));pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_create(&tid, NULL, tfn, NULL); //mutex == 1while(1) {pthread_mutex_lock(&mutex);printf("HELLO ");sleep(rand() % 3);printf("WORLD\n"); sleep(rand() % 3);pthread_mutex_unlock(&mutex);}pthread_mutex_destroy(&mutex);return 0;
}
輸出結果：
四、程序清單(二）
四、加鎖與解鎖
lock與unlock：
- lock嘗試加鎖，如果加鎖不成功，線程阻塞，阻塞到持有該互斥量的其他線程解鎖為止。
- unlock主動解鎖，同時將阻塞到該鎖上所有線程全部喚醒，至于哪個線程先被喚醒取決于優先級，調度。默認：先阻塞、先喚醒。
例如：T1 T2 T3 T4 使用一把mutex鎖，T1加鎖成功，其他線程均阻塞，直至T1解鎖，T1解鎖后，T2 T3 T4均被喚醒，并自動再次嘗試加鎖。
可假想mutex鎖init成功初值為1。lock功能是將mutex--。unlock將mutex++。
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lock與trylock：
- lock加鎖失敗會阻塞，等待鎖釋放。
- trylock加鎖失敗直接返回錯誤號（如EBUSY），不阻塞。
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注意：在訪問共享資源前加鎖，訪問結束后立即解鎖。鎖的“粒度”越小越好。
