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互斥锁

编辑:chaxungu时间:2022-09-28 09:40:04分类:电脑知识

在编程中,引入了对象互斥锁的概念,来保证共享数据操作的完整性。每个对象都对应于一个可称为"互斥锁"的标记,这个标记用来保证在任一时刻,只能有一个线程访问该对象。下面举例:

在posixthread中定义有一套专门用于线程同步的mutex函数。

1.创建和销毁

有两种方法创建互斥锁,静态方式和动态方式。posix定义了一个宏pthread_mutex_initializer来静态初始化互斥锁,方法如下:pthread_mutex_tmutex=pthread_mutex_initializer;在linuxthreads实现中,pthread_mutex_t是一个结构,而pthread_mutex_initializer则是一个结构常量。

动态方式是采用pthread_mutex_init()函数来初始化互斥锁,api定义如下:intpthread_mutex_init(pthread_mutex_t*mutex,constpthread_mutexattr_t*mutexattr)其中mutexattr用于指定互斥锁属性(见下),如果为null则使用缺省属性。

pthread_mutex_destroy()用于注销一个互斥锁,api定义如下:intpthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t*mutex)销毁一个互斥锁即意味着释放它所占用的资源,且要求锁当前处于开放状态。由于在linux中,互斥锁并不占用任何资源,因此linuxthreads中的pthread_mutex_destroy()除了检查锁状态以外(锁定状态则返回ebusy)没有其他动作。

2.互斥锁属性

互斥锁的属性在创建锁的时候指定,在linuxthreads实现中仅有一个锁类型属性,不同的锁类型在试图对一个已经被锁定的互斥锁加锁时表现不同。当前(glibc2.2.3,linuxthreads0.9)有四个值可供选择:

*pthread_mutex_timed_np,这是缺省值,也就是普通锁。当一个线程加锁以后,其余请求锁的线程将形成一个等待队列,并在解锁后按优先级获得锁。这种锁策略保证了资源分配的公平性。
*pthread_mutex_recursive_np,嵌套锁,允许同一个线程对同一个锁成功获得多次,并通过多次unlock解锁。如果是不同线程请求,则在加锁线程解锁时重新竞争。
*pthread_mutex_errorcheck_np,检错锁,如果同一个线程请求同一个锁,则返回edeadlk,否则与pthread_mutex_timed_np类型动作相同。这样就保证当不允许多次加锁时不会出现最简单情况下的死锁。
*pthread_mutex_adaptive_np,适应锁,动作最简单的锁类型,仅等待解锁后重新竞争。

3.锁操作

锁操作主要包括加锁pthread_mutex_lock()、解锁pthread_mutex_unlock()和测试加锁pthread_mutex_trylock()三个,不论哪种类型的锁,都不可能被两个不同的线程同时得到,而必须等待解锁。对于普通锁和适应锁类型,解锁者可以是同进程内任何线程;而检错锁则必须由加锁者解锁才有效,否则返回eperm;对于嵌套锁,文档和实现要求必须由加锁者解锁,但实验结果表明并没有这种限制,这个不同目前还没有得到解释。在同一进程中的线程,如果加锁后没有解锁,则任何其他线程都无法再获得锁。



intpthread_mutex_lock(pthread_mutex_t*mutex)
intpthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t*mutex)
intpthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t*mutex)




pthread_mutex_trylock()语义与pthread_mutex_lock()类似,不同的是在锁已经被占据时返回ebusy而不是挂起等待。

4.其他

posix线程锁机制的linux实现都不是取消点,因此,延迟取消类型的线程不会因收到取消信号而离开加锁等待。值得注意的是,如果线程在加锁后解锁前被取消,锁将永远保持锁定状态,因此如果在关键区段内有取消点存在,或者设置了异步取消类型,则必须在退出回调函数中解锁。

这个锁机制同时也不是异步信号安全的,也就是说,不应该在信号处理过程中使用互斥锁,否则容易造成死锁。

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