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linux学习第30天（线程同步和锁）

java 2025/7/13 9:40:17

线程同步

协同步调，对公共区域数据按序访问。防止数据混乱，产生与时间有关的错误。

数据混乱的原因

资源共享(独享资源则不会)
调度随机(意味着数据访问会出现竞争)
线程间缺乏必要同步机制

锁的使用

建议锁！对公共数据进行保护。所有线程【应该】在访问公共数据前先拿锁再访问。但，锁本身不具备强制性。

主要应用函数：

pthread_mutex_init 函数：创建锁

pthread_mutex_destory 函数：初始化

pthread_mutex_lock 函数：加锁

pthread_mutex_trylock 函数：

pthread_mutex_unlock 函数：解锁

以上5个函数的返回值都是：成功返回0，失败返回错误号

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pthread_mutex_t 类型，其本质是一个结构体。为简化理解，应用时可忽略其实现细节，简单当成整数看待

pthread_mutex_t mutex；变量mutex只有两种取值：0,1

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使用mutex(互斥量、互斥锁)一般步骤：

pthread_mutex_t 类型。

1. pthread_mutex_t lock; 创建锁

2 pthread_mutex_init; 初始化 1

3. pthread_mutex_lock;加锁 1-- --> 0

4. 访问共享数据（stdout)

5. pthrad_mutext_unlock();解锁 0++ --> 1

6. pthead_mutex_destroy；销毁锁

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int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,

const pthread_mutexattr_t *restrict attr)

这里的restrict关键字，表示指针指向的内容只能通过这个指针进行修改

restrict关键字：

用来限定指针变量。被该关键字限定的指针变量所指向的内存操作，必须由本指针完成。

初始化互斥量：

pthread_mutex_t mutex;

1. pthread_mutex_init(&mutex, NULL); 动态初始化。

2. pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 静态初始化。

例子：借助互斥锁管理共享数据实现同步

未加锁

加锁

互斥锁使用技巧

注意事项：

尽量保证锁的粒度，越小越好。（访问共享数据前，加锁。访问结束【立即】解锁。）

互斥锁，本质是结构体。我们可以看成整数。初值为 1。（pthread_mutex_init() 函数调用成功。）

加锁： --操作，阻塞线程。

解锁： ++操作，唤醒阻塞在锁上的线程。

try锁：尝试加锁，成功--。失败，返回。同时设置错误号 EBUSY

死锁

是使用锁不恰当导致的现象：

1. 对一个锁反复lock。

2. 两个线程，各自持有一把锁，请求另一把。

第一种情况，反复加锁；

第二种情况，1先拿A锁，2先拿B锁，1又要拿B，2又要拿A，就都在这阻塞等待。

读写锁

特性：

读写锁是“写模式加锁”时，解锁前，所有对该锁加锁的线程都会被阻塞。
读写锁是“读模式加锁”时，如果线程以读模式对其加锁会成功；如果线程以写模式加锁会阻塞。
读写锁是“读模式加锁”时，既有试图以写模式加锁的线程，也有试图以读模式加锁的线程。那么读写锁会阻塞随后的读模式锁请求。优先满足写模式锁。读锁、写锁并行阻塞，写锁优先级高

读写锁也叫共享-独占锁。当读写锁以读模式锁住时，它是以共享模式锁住的；当它以写模式锁住时，它是以独占模式锁住的。写独占、读共享。

读写锁非常适合于对数据结构读的次数远大于写的情况。

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锁只有一把。以读方式给数据加锁——读锁。以写方式给数据加锁——写锁。

读共享，写独占。

写锁优先级高。（两个写，一个读，等两个写结束再读）

相较于互斥量而言，当读线程多的时候，提高访问效率

pthread_rwlock_t rwlock;

pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);

pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); try

pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); try

pthread_rwlock_unlock(&rwlock);