【C/C++多執行緒程式設計之六】pthread互斥量

Love_Hulidear發表於2014-05-02
C++執行緒程式設計thread

多執行緒程式設計之執行緒同步互斥量


      Pthread是 POSIX threads 的簡稱，是POSIX的執行緒標準。
         Pthread執行緒同步指多個執行緒協調地，有序地同步使用共享資源。【C/C++多執行緒程式設計之五】pthread執行緒深入理解中講述到，多執行緒共享程式資源，一個執行緒訪問共享資源需要一段完整地時間才能完成其讀寫操作，如果在這段時間內被其他執行緒打斷，就會產生各種不可預知的錯誤。協調執行緒按一定的規則，不受打擾地訪問共享資源，保證正確性，這便是執行緒同步的出發點。
       互斥量，是最簡單的執行緒同步機制，也是最常用的同步策略。
       
       1.互斥量（mutex）：

       互斥量是一種執行緒同步物件，“互斥”的含義是同一時刻只能有一個執行緒獲得互斥量。一個互斥量對應一個共享資源，互斥量狀態：1.解鎖狀態意味著共享資源可用，2.加鎖狀態意味著共享資源不可用。
       一個執行緒需要使用共享資源時，使用thread_mutex_lock申請：1.當互斥量為解鎖狀態，則佔用互斥量，並給互斥量加鎖，佔用資源（互相量為加鎖狀態，其他執行緒不能使用互斥量並等待互斥量變為解鎖狀態），2.如果互斥量為加鎖狀態，則執行緒等待，直到互斥量為解鎖狀態（其他執行緒使用完共享資源後會解鎖互斥量，釋放資源）。

        2.互斥量基本函式：        
        #include <pthread.h>
初始化互斥量：
        int pthread_mutex_init(pthread_mutex *mutex,
                                                const pthread_mutexattr_t* mutexattr);
        該函式第一個引數為一個互斥量指標，第二個引數為互斥量屬性指標（一般設為NULL）。該函式將按照互斥量屬性對互斥量進行初始化。
互斥量加鎖：
        int pthread_mutex_lock(pthread_mutex *mutex);
        該函式申請一個互斥量並對其進行加鎖，使該互斥量對其他執行緒不可用，讓其他申請互斥量的執行緒等待。
互斥量解鎖：
        int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex *mutex);
        該函式對互斥量進行解鎖操作，使該互斥量對其他執行緒可以。
銷燬互斥量：
        int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex *mutex);
        該函式銷燬一個不再需要的互斥量，釋放系統資源。
          
           3.牛刀小試：
#include 
#include 
#include 
#include 
#pragma comment(lib, "pthreadVC2.lib")     //必須加上這句
pthread_t t1;           //pthread_t變數t1，用於獲取執行緒1的ID
pthread_t t2;           //pthread_t變數t2，用於獲取執行緒2的ID
char Share[10];         //共享資源區
pthread_mutex_t work_mutex;                    //宣告互斥量work_mutex
void* My_thread_1(void* args){
	while(1){
	   char *p=Share;
	   //pthread_mutex_lock(&work_mutex);      //加鎖
	   for(int i=0;i<9;i++)
	   {
	       *p='a';             //執行緒1將Share寫成aaaaaaaa
		   Sleep(100);
		   p++;
	   }
	   p++;
	   *p='\0';
	   printf("1 Share is : %s\n",Share);
	   //pthread_mutex_unlock(&work_mutex);   //解鎖
	   //Sleep(100)            //啟用互斥量時也去除註釋，為程式排程提供時間
	   }
	   return NULL;
}
void* My_thread_2(void* args){
	while(1){
	   char *p=Share;
	   //pthread_mutex_lock(&work_mutex);     //加鎖
	   for(int i=0;i<9;i++)
	   {
	       *p='e';             //執行緒1將Share寫成eeeeeeee
		   Sleep(150);
		   p++;
	   }
	   p++;
	   *p='\0';
	   printf("2 Share is : %s\n",Share);
	   //pthread_mutex_unlock(&work_mutex);   //解鎖
	   //Sleep(100)            //啟用互斥量時也去除註釋，為程式排程提供時間
	   }
	   return NULL;
}
int main(){
	   //pthread_mutex_init(&work_mutex, NULL);   //初始化互斥量
       pthread_create(&t1,NULL,My_thread_1,NULL);
	   pthread_create(&t2,NULL,My_thread_2,NULL);
       Sleep(1000000);
	   //pthread_mutex_destroy(&work_mutex);      //銷燬互斥量
       return 0;
}
              執行緒My_thread_1將共享資源字串Share寫成aaaaaaaa，執行緒My_thread_2則將其寫成eeeeeeee。
       不啟用互斥量的情況下，兩個執行緒對共享資源的訪問是隨機並且無規律，相互干擾打斷，產生a和e混合的字串，這顯然不是我們期望的結果。
       啟用互斥量（去掉註釋）情況下，互斥量機制其作用，兩個執行緒同步協調地訪問共享資源Share，產生aaaaaaaa或eeeeeeee字串，符合我們的預期。 
         通過該示例，讀者可以直觀地感受到互斥量的作用，親身體會互斥量機制，同時能讓讀者瞭解互斥量的內在原理。

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