互斥量 mutex

1.1 基本概念

为了确保同一时间只有一个线程访问数据，在访问共享资源前需要对互斥量上锁。一旦对互斥量上锁后，任何其他试图再次对互斥量上锁的线程都会被阻塞，即进入等待队列。

上面的文字用伪代码表示：

lock(&mutex);
// 访问共享资源
unlock(&mutex);
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有些同学可能觉得通过代码很容易实现，其实不然。比方说下面这样：

// 加锁
if (flag == 0) {
  flag == 1;
}
// 访问共享资源
// 解锁
flag == 0;
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上面这种做法是错误的，你有没有想过，标记 flag 也是共享资源？

实际上，有一种称之为 peterson 的算法可以解决两线程互斥问题，它的原理并不容易，如果你对此有兴趣，请参考《深入理解互斥锁的实现》。

1.2 互斥量的数据类型

pthread 中，互斥量是用 pthread_mutex_t 数据类型表示的，通常它是一个结构体。在使用它前，必须先对它进行初始化。有两种方法可以对它进行初始化：

• 通过静态分配的方法，将它设置为常量 PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER.
• 使用函数 pthread_mutex_init 进行初始化，如果是用此种方法初始化的互斥量，用完后还需要使用 pthread_mutex_destroy 对其进行回收。

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
  const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutext_t *mutex);
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在上面的函数中，有两点需要提一下：

• (1) restrict 关键字的含义：访问指针 mutex 指针的内容的唯一方法是使用 mutex 指针。通常这是告诉编译器：除了 mutex 指针指向这个内存，再也没别的指针指向这里了。
• (2) pthread_mutexattr_t 类型，用来描述互斥量的属性。现阶段，attr 指针默认设置为 NULL.

1.3 互斥量的加锁和解锁

// 用于加锁的两个函数
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

// 解锁只有下面这一种方法
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
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在第 1.1 节中说，如果试图对一个已加锁的互斥量上锁，会让线程阻塞进入等待队列，实际上这是对 pthread_mutex_lock 函数说的。

如果使用 pthread_mutex_trylock，无论互斥量之前有没有上锁，线程会立即返回而不会阻塞，它是通过返回值来判断是否上锁成功：

• 如果 pthread_mutex_trylock 返回 0， 表示上锁成功。
• 如果 pthread_mutex_trylock 返回 EBUSY，表示上锁失败。

所以这两种上锁的函数唯一区别就是一个是阻塞函数，另一个是非阻塞函数。不过通常不使用非阻塞版本的，它会浪费 cpu，除非你别有用意。

有同学可能会好奇，为什么我们自己用一个共享的 flag 变量做标记不行，而这里的 lock 函数却可以做到？这是因为 lock 函数对 mutex 的操作是原子的，所谓的原子操作，就是要么一次执行成功，要么一次执行失败。而你使用全局 flag 变量，是做不到这一点的，从 if (flag == 0) 到 flag = 1的赋值操作是分成了两个步骤，翻译成汇编语句那就需要更多条了。所以如果你想自己实现这样的原子操作，就只能使用汇编语句来编写啦，有可能的话，后面我自己用代码来实现一个！（当然用关中断也可以，只不过没必要如此麻烦。）

示例：

#include<string.h>

#include<stdio.h>

#include<unistd.h>

#include<pthread.h>

pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

struct UpgradeParamSet

{

char value[1024];

int length;

};

struct UpgradeParamSet parambak;

//int gflag = 0;

 void* UpgradeParamSet_tcp(void* data)

{

struct UpgradeParamSet param;

memset(&param,0,sizeof(struct UpgradeParamSet));

memcpy(&param, (void*)data, sizeof(struct UpgradeParamSet));

printf("UpgradeParamSet_tcp param.value=%s,param.length=%d\r\n",param.value,param.length);

//sySendMsgToUpgradeClient(param.value,param.length);

return NULL;

}

void UpgradeParamSet_thread(const char *value)

{

pthread_mutex_lock(&lock);

    int nRet = -1;

    pthread_t   clientTid;

//struct UpgradeParamSet param;

memset(&parambak,0, sizeof(struct UpgradeParamSet));

if(strlen(value)>1023){

strncpy(parambak.value,value,1023);

}else{

strcpy(parambak.value,value);

}

parambak.length = strlen(parambak.value);

printf("UpgradeParamSet_thread parambak.value=%s,parambak.length=%d\r\n",parambak.value,parambak.length);

    nRet = pthread_create(&clientTid, NULL,(void*)UpgradeParamSet_tcp, &(parambak));

    if (nRet != 0){

        printf("[%s] Failed to create UpgradeParamSet_thread\n", __FUNCTION__);

      

    } else {

        pthread_detach(clientTid);

    }

pthread_mutex_unlock(&lock);

}

int main(){

printf("main start\r\n");

char msg1[1024]="hello ni hao";

char msg2[1024]="123456789";

char msg3[1024]="987654321";

char msg4[1024]="abcdef";

/* while(gflag == 1){

sleep(1);

}

UpgradeParamSet_thread(msg1);

while(gflag == 1){

sleep(1);

}

UpgradeParamSet_thread(msg2);

while(gflag == 1){

sleep(1);

}

UpgradeParamSet_thread(msg3);

while(gflag == 1){

sleep(1);

}

UpgradeParamSet_thread(msg4);

*/

UpgradeParamSet_thread(msg1);

UpgradeParamSet_thread(msg2);

UpgradeParamSet_thread(msg3);

UpgradeParamSet_thread(msg4);

return 0;

}