day8 互斥锁/读写锁的概念及使用、死锁的避免

news2024/11/13 11:56:44

互斥锁的概念和使用

线程通信 - 互斥

互斥锁的创建和销毁

互斥锁的创建

互斥锁的销毁

互斥锁的使用

申请锁

释放锁

互斥锁的概念和使用

线程通信 - 互斥

临界资源：

一次只允许一个任务（进程、线程）访问的共享资源；

临界区：

访问临界资源的代码；

互斥机制：

mutex互斥锁，任务访问临界资源钱申请锁，访问完后释放锁

互斥锁的创建和销毁

互斥锁的创建

两种方法创建互斥锁：静态方式和动态方式；

动态方式：

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *resttrict mutex, 
                        const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

成功时返回0 ，失败时返回错误码；

参数：

pthread_mutex_t ：定义一个互斥锁；

mutex ：指向要初始化的互斥锁对象；

mutexattr ：用于指定互斥锁属性，如果为NULL测使用缺省属性。

man函数出现 No manual entry for pthread_mutex_xxx（找不到pthread_mutex_xxx）

解决办法：apt-get install manpages-posix-dev

静态方式：

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

互斥锁的销毁

int pthread mutex destroy(pthread mutex_t *mutex)

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。

互斥锁的使用

申请锁

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)；
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex)

成功时返回0，失败时返回错误码；

参数：

mutex：指向要初始化的互斥锁对象；

pthread_mutex_lock 如果无法获得锁，任务阻塞；

pthread_mutex_trylock 如果无法获得锁，返回EBUSY而不是挂起等待

释放锁

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

成功时返回 0，失败时返回错误码；

mutex ：指向要初始化的互斥锁对象；

问题：实现多个线程写一个文件，使用互斥锁

代码实现：

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

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;


FILE *fp;
void *func2(void *arg){
    pthread_detach(pthread_self());
    printf("This func2 thread\n");
    
    char str[]="I write func2 line\n";
    char c;
    int i=0;
    while(1){
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while(i<strlen(str))
        {
            c = str[i];
            fputc(c,fp);
            usleep(1);
            i++;
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        i=0;
        usleep(1);

    }

    pthread_exit("func2 exit");

}

void *func(void *arg){
    pthread_detach(pthread_self());
    printf("This is func1 thread\n");
    char str[]="You read func1 thread\n";
    char c;
    int i=0;
    while(1){
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while(i<strlen(str))
        {
            c = str[i];
            fputc(c,fp);
            i++;
            usleep(1);
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        i=0;
        usleep(1);

    }
    pthread_exit("func1 exit");
}


int main(){
    pthread_t tid,tid2;
    void *retv;
    int i;
    fp = fopen("1.txt","a+");
    if(fp==NULL){
        perror("fopen");
        return 0;
    }


    pthread_create(&tid,NULL,func,NULL);
    pthread_create(&tid2,NULL,func2,NULL);
    while(1){    
        sleep(1);
    } 

}

读写锁的概念和使用

特性

对于写者：写者使用写锁，如果当前没有读者，也没有其他写者，写者立即获得写锁；否则写者将等待，知道没有读者和其他写者；

对于读者：读者使用读锁，如果当前没有写者，读者立即获取读锁；否则读者等待，知道没有写者。

注意：

同一时刻只有一个线程可以获得写锁，同一时刻可以有多个线程获得读锁。

读写锁处于写锁状态时，所有试图对读写锁加锁的线程，不管是读者试图加读锁，还是写者试图加写锁，都会被阻塞；

读写锁处于读锁状态时，有写者试图加写锁时，之后的其他线程的读锁请求会被阻塞，以避免写者长时间的不写锁；

读写锁的创建

初始化一个读写锁：

pthread_rwlock_init

读锁定读写定：

pthread_rwlock_rdlock

非阻塞读锁定：

pthread_rwlock_tryrdlock

写锁定读写锁：

pthread_rwlock_wrlock

非阻塞写锁定：

pthread_rwlock_trywrlock

解锁读写锁：

pthread_rwlock_unlock

释放读写锁

pthread_rwlock_destroy

代码实现：

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


pthread_rwlock_t rwlock;

FILE *fp;
void * read_func(void *arg){
    pthread_detach(pthread_self());
    printf("read thread\n");
    char buf[32]={0};
    while(1){
        //rewind(fp);
        pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
        while(fgets(buf,32,fp)!=NULL){
            printf("%d,rd=%s\n",(int)arg,buf);
            usleep(1000);
        }
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        sleep(1);
    }

}



void *func2(void *arg){
    pthread_detach(pthread_self());
    printf("This func2 thread\n");
    
    char str[]="I write func2 line\n";
    char c;
    int i=0;
    while(1){
        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
        while(i<strlen(str))
        {
            c = str[i];
            fputc(c,fp);
            usleep(1);
            i++;
        }
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        i=0;
        usleep(1);

    }

    pthread_exit("func2 exit");

}

void *func(void *arg){
    pthread_detach(pthread_self());
    printf("This is func1 thread\n");
    char str[]="You read func1 thread\n";
    char c;
    int i=0;
    while(1){
        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
        while(i<strlen(str))
        {
            c = str[i];
            fputc(c,fp);
            i++;
            usleep(1);
        }
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        i=0;
        usleep(1);

    }
    pthread_exit("func1 exit");
}


int main(){
    pthread_t tid1,tid2,tid3,tid4;
    void *retv;
    int i;
    fp = fopen("1.txt","a+");
    if(fp==NULL){
        perror("fopen");
        return 0;
    }
    pthread_rwlock_init(&rwlock,NULL);
    pthread_create(&tid1,NULL,read_func,1);
    pthread_create(&tid2,NULL,read_func,2);
    pthread_create(&tid3,NULL,func,NULL);
    pthread_create(&tid4,NULL,func2,NULL);
    while(1){    
        sleep(1);
    } 

}