互斥和同步概述互斥锁 pthread_mutex_init() pthread_mutex_lock() pthread_mutex_trylock() pthread_mutex_unlock()

互斥和同步概述

在多任务操作系统中，同时运行的多个任务可能

都需要访问/使用同一种资源

多个任务之间有依赖关系，某个任务的运行依赖于另一个任务

同步和互斥就是用于解决这两个问题

互斥：

一个公共资源同一时刻只能被一个进程或线程使用，多个进程或线程不能同时使用公共资源

POSIX 标准中进程和线程同步和互斥的方法，主要有信号量和互斥锁两种方式

同步:

两个或两个以上的进程或线程在运行过程中协同步调，按预定的先后次序运行

互斥锁

互斥锁的概念

mutex 是一种简单的加锁的方法来控制对共享资源的访问， mutex 只有两种状态,即上锁(lock)和解锁(unlock)

在访问该资源前，首先应申请 mutex，如果 mutex 处于 unlock 状态，则会申请到 mutex 并立即 lock

如果 mutex处于 lock 状态，则默认阻塞申请者

unlock 操作应该由 lock 者进行

初始化互斥锁

mutex 用 pthread_mutex_t 数据类型表示，在使用互斥锁前,必须先对它进行初始化

静态分配的互斥锁：

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

动态分配互斥锁:

pthread_mutex_t mutex;

//在所有使用过此互斥锁的线程都不再需要使用时候， 应调用销毁互斥锁
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

//销毁互斥锁
pthread_mutex_destroy

#include <pthread.h>

/*
 *功能：
 *  初始化一个互斥锁
 *参数：
 *  mutex：互斥锁地址
 *  attr：互斥锁的属性，NULL 为默认的属性
 *return：
 *  成功：0
 *  失败：非0
 */
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, 
                       const pthread_mutexattr_t *attr);

互斥锁上锁

#include <pthread.h>

/*
 *功能：
 *  对互斥锁上锁， 若已经上锁， 则调用者一直阻塞到互斥锁解锁
 *参数：
 *  mutex：互斥锁地址
 *return：
 *  成功：0
 *  失败：非0
 */
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

#include <pthread.h>

/*
 *功能：
 *  对互斥锁上锁，若已经上锁，则上锁失败，函数立即返回
 *参数：
 *  mutex：互斥锁地址
 *return：
 *  成功：0
 *  失败：非0
 */
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

互斥锁解锁

#include <pthread.h>

/*
 *功能：
 *  对指定的互斥锁解锁
 *参数：
 *  mutex：互斥锁地址
 *return:
 *  成功：0
 *  失败：非0
 */
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

销毁互斥锁

#include <pthread.h>

/*
 *功能：
 *  销毁指定的一个互斥锁
 *参数：
 *  mutex：互斥锁地址
 *return：
 *  成功：0
 *  失败：非0
 */
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

互斥锁实现模拟打印机

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void printer(char *str);
void *thread_fun_1(void *arg);
void *thread_fun_2(void *arg);

int main(int argc, char *argv[])
{
    pthread_t tid1, tid2;
    
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_create(&tid1, NULL, thread_fun_1, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, thread_fun_2, NULL);

    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);
    
    return 0;
}

void printer(char *str)
{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while(*str != '\0')
    {
        putchar(*str);
        fflush(stdout);
        str++;
        sleep(1);
    }
    printf("\n");
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

void *thread_fun_1(void *arg)
{
    char *str = "hello";
    printf(str);
}

void *thread_fun_2(void *arg)
{
    char *str = "world";
    printer(str);
}