Linux——线程互斥，互斥锁

线程同步与互斥

抢票的问题

用多个线程模拟多个用户抢票，如果对于公共资源不加保护，就会出现严重的问题。如下所示的代码。

cpp 复制代码

// 操作共享变量会有问题的售票系统代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>

int ticket = 100;   //总票数

void *route(void *arg)
{
    char *id = (char *)arg;
    while (1)
    {
        if (ticket > 0)
        {
            usleep(1000);
            printf("%s sells ticket:%d\n", id, ticket);
            ticket--;
        }
        else
        {
            break;
        }
    }
}
int main(void)
{
    pthread_t t1, t2, t3, t4;   //创建4个线程
    pthread_create(&t1, NULL, route, (void *)"thread 1");
    pthread_create(&t2, NULL, route, (void *)"thread 2");
    pthread_create(&t3, NULL, route, (void *)"thread 3");
    pthread_create(&t4, NULL, route, (void *)"thread 4");
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    pthread_join(t3, NULL);
    pthread_join(t4, NULL);
    return 0;
}

**现象：**票被抢到负数！！！。这就是没有对共享资源的保护！！！

互斥

互斥锁

互斥锁可以解决上面抢票的问题。

过程：每个线程在抢票的时候，先申请一把锁，谁有锁，才可以抢票，抢完票后再把锁释放，下一个线程再申请锁......。反复这个过程，即可避免抢票的问题。

如下图所示。

锁的创建

静态锁的创建------创建一个全局锁(变量)。

代码：pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER

cpp 复制代码

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

int main()
{
    //........//
    return 0;
}

动态锁的创建------创建一个局部锁(变量)。
- 函数： int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr)，动态锁的创建，需要使用该函数进行初始化。
- **参数：**mutex：要初始化的互斥锁。attr：NULL。

cpp 复制代码

int main()
{
    pthread_mutex_t mutex;    //创建锁
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);    //锁的初始化
    //........//
    return 0;
}

上锁

函数：int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)。

释放锁

函数：int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)。

销毁锁

函数：int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex)。

解决抢票的问题

票就是临界资源，对临界资源加锁，即可解决问题，如下所示的代码。

cpp 复制代码

// 操作共享变量会有问题的售票系统代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
int ticket = 10;   //总票数
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void *route(void *arg)
{
    char *id = (char *)arg;
    while (1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex); //加锁
        if (ticket > 0)
        {
            sleep(1);
            printf("%s sells ticket:%d\n", id, ticket);
            ticket--;
            pthread_mutex_unlock(&mutex);//释放锁
        }
        else
        {
            printf("%s sells ticket:%d\n", id, ticket);
            break;
        }
    }
    //避免抢到票为0，锁未释放
     pthread_mutex_unlock(&mutex);//释放锁
    return (void*)0;
}
int main(void)
{
    pthread_t t1, t2, t3, t4;   //创建4个线程
    pthread_create(&t1, NULL, route, (void *)"thread 1");
    pthread_create(&t2, NULL, route, (void *)"thread 2");
    pthread_create(&t3, NULL, route, (void *)"thread 3");
    pthread_create(&t4, NULL, route, (void *)"thread 4");
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    pthread_join(t3, NULL);
    pthread_join(t4, NULL);

    //等待完所有的线程后，进行锁的销毁
     pthread_mutex_destroy(&mutex);
    return 0;
}

注意：虽然保证了资源的安全，但是出现了一个线程独霸一方的局面，其它线程无法得到有效的资源，这就造成了饥饿问题，为了解决这个问题就需要条件变量和互斥锁配合了。

死锁

死锁的原因

以两个线程为例子，线程A和线程B。线程A持有线程B的锁，线程B持有线程A的锁。线程A访问资源需要线程B持有的锁，而线程B访问资源需要线程A持有的锁，双方都需要对方的锁，双方不释放，就这样僵持着，就形成了死锁。如下所示。

形成死锁的四个条件

互斥条件

资源具有排他性，同一时间只能被一个进程占用，其他进程想要使用该资源，必须等待当前占用进程释放。

请求和保持条件（占有且等待）

进程已经占有了至少一个资源 ，又提出了新的资源请求，而新资源被其他进程占用，该进程会保持已占有的资源，同时等待新资源，且在等待期间不释放已占资源。

不剥夺条件（非抢占条件）

进程所占有的资源不能被强制剥夺 ，只能由进程主动释放，其他进程无法强行抢占正在被占用的资源。

循环等待条件

系统中存在一组进程 ，形成环形的资源等待链：进程 1 等待进程 2 占有的资源，进程 2 等待进程 3 占有的资源......，最后一个进程等待进程 1 占有的资源，每个进程都在链中等待下一个进程释放资源。

解决死锁

方法：破坏形成死锁四个条件的任意一个条件，就会破坏死锁。

Linux——线程互斥，互斥锁

线程同步与互斥

抢票的问题

相关概念

互斥

互斥锁

锁的创建

上锁

释放锁

销毁锁

解决抢票的问题

死锁

死锁的原因

形成死锁的四个条件

解决死锁