Linux下線程同步對象(1)——互斥量

進程是Linux資源分派的對象，Linux會為進程分配虛擬記憶體（4G）和檔案控制代碼等資源，是一個靜態概念。線
程是CPU調度的對象，是一個動態概念。一個進程之中至少包含有一個或者多個線程。這些線程共用該進程空間的記憶體和檔案控制代碼資源，多個線程競爭地獲得這
些資源。為了防止多個線程訪問資源的不一致性，多線程編程一個很重要的任務就是控制好線程同步。本文簡單介紹一下Linux的同步對象和使用時的一些注意
事項。

1、互斥量（Mutex）

    
互斥量本質上講是一把鎖，該鎖保護一個或者一些資源（記憶體或者檔案控制代碼等資料）。一個線程如果需要訪問該資源必須要獲得互斥量，並對其加鎖。這時如果其他
線程如果想訪問該資源也必須要獲得該互斥量，但是鎖已經加鎖，所以這些進程只能阻塞，直到獲得該鎖的線程解鎖。這時阻塞的線程裡面有一個線程獲得該互斥量
並加鎖，獲准訪問該資源。其他的線程繼續阻塞，周而復始。

     Linux互斥量控制代碼為pthread_mutex_t。可以以PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER初始化一個互斥量，或者調用如下函數動態進行初始化：

#include <pthread.h>int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,       const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

銷毀一個互斥量調用如下函數：

#include <pthread.h>int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

對一個互斥量加鎖和解鎖函數如下：

       #include <pthread.h>       int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);       int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);       int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

     當前線程調用pthread_mutex_lock函數時，如果該互斥量未加鎖，則當前線程獲得該互斥量並解鎖，該函數返回；如果當前該互斥量已經加鎖，則該函數將會阻塞，直到該互斥量解鎖，當前線程獲得該互斥量，並加鎖返回。

     pthread_mutex_trylock如果互斥量為未加鎖，則當前線程將會獲得該互斥量並加鎖。當互斥量為加鎖狀態，該函數將會立即返回錯誤EBUSY，不會阻塞當前線程。

     互斥量的解鎖函數為pthread_mutex_unlock，這樣將會釋放互斥量資源。

     另外注意一個問題就是互斥量死結（dead
lock）的問題。當一個互斥量的時候，不會發生互斥量的問題。當有多個互斥量的時候，有可能發生死結。例如：有互斥量A，B。假如第一個線程獲得互斥量
A，並加鎖，這時他嘗試獲得互斥量B，但是互斥量B已經加鎖，該線程被阻塞，等待互斥量B。同時另外一個線程先獲得互斥量B，並已加鎖。這時嘗試獲得互斥
量A，發現互斥量A已經加鎖，則阻塞該線程，等待互斥量A。這樣出現兩個線程互相等待對方已經獲得的訊號量的問題，都處於阻塞狀態，出現死結。那麼怎樣解
決這種死結問題呢？那就是線程以同樣的順序獲得互斥量。第一個線程先獲得互斥量A，再獲得互斥量B；第二個線程也以同樣的順序獲得互斥量。這樣就不會出現
死結的狀態了。

      但是在一些結構複雜的程式中，很難保證以同樣的順序獲得互斥量，那麼怎樣解決死結問題呢？就是以pthread_mutex_trylock來嘗試獲得互斥量，如果不能獲得互斥量，則釋放已經持有的互斥量。過段時間，再次進行同樣的嘗試，這樣可以避免死結。

原文