POSIX多线程—互斥量概述

0.序

1.基本概念

2.互斥量的例子

3.互斥量定义

3.1 64位系统

3.2 32位系统

3.3 pthread_mutex_t结构的内容

4.互斥量初始化与销毁

4.1初始化

(1)静态初始化

(2)动态初始化

4.2销毁互斥量

5.小结


0.序

本文涉及到的glibc版本为2.11,若无特别说明,.表示glibc-2.11源代码目录,本文为/usr/src/glibc-2.11。


1.基本概念

临界区:一个存取共享资源的代码段,而这些共享资源无法同时被多个线程访问;即影响共享数据的代码段。

线程同步方法

                 确保对相同/相关数据的内存访问互斥地进行,即一次只能允许一个线程写数据,其他线程必须等待;

                  Pthreads使用特殊形式的Edsger Dijkstra信号灯——互斥量;

                  mutex: mutual(相互),exclusion(排斥);


2.互斥量的例子

下图显示了共享互斥量的三个线程的时序图。


说明

             处于标圆形框之上的线段表示相关的线程没有拥有互斥量;

             处于圆形框中心线之上的线段表示相关的线程等待互斥量;

             处于圆形框中心线之下的线段表示相关的线程拥有互斥量;


过程描述

          最初,互斥量没有被加锁;

          当线程1试图加锁该互斥量时,因为没有竞争,线程1立即加锁成功,对应线段也移到中心线之下;

          然后线程2试图加锁互斥量,由于互斥量已经被加锁,所以线程2被阻塞,对应线段在中心线之上;

          接着,线程1解锁互斥量,于是线程2解除阻塞,并对互斥量加锁成功;

          然后,线程3试图加锁互斥量,同样被阻塞;

         此时,线程1调用函数pthread_mutext_trylock试图加锁互斥量,而立即返回EBUSY;

         然后,线程2解锁互斥量,解除线程3的阻塞,线程3加锁成功;

         最后,线程3完成工作,解锁互斥量;


3.互斥量定义

3.1 64位系统

file: /usr/include/bits/pthreadtypes.h


该定义来自glibc,其在glibc代码中的位置为./nptl/sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/bits/pthreadtypes.h。64位系统在安装glibc的时候会自动拷贝该文件(x86_64版本)到/usr/include/bits目录。

其中,

关于__pthread_list_t(双向链表)和__pthread_slist_t(单向链表)的定义可参考源代码。

3.2 32位系统

file: /usr/include/bits/pthreadtypes.h


该定义来自glibc,其在glibc代码中的位置为./nptl/sysdeps/unix/sysv/linux/i386/bits/pthreadtypes.h。32位系统在安装glibc的时候会自动拷贝该文件(i386版本)到/usr/include/bits目录。

其中,

3.3 pthread_mutex_t结构的内容

如下是在64位系统的实验结果。


4.互斥量初始化与销毁

4.1初始化

互斥量使用原则:使用前必须初始化,而且只被初始化一次;

(1)静态初始化

使用宏PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER声明具有默认属性的静态互斥量;

file: /usr/include/pthread.h


该文件在glibc代码中的位置为./nptl/sysdeps/pthread/pthread.h。

(2)动态初始化

通过pthread_mutex_init()调用动态初始化互斥量;

使用场合

            当使用malloc动态分配一个包含互斥量的数据结构时,应使用动态初始化;

            若要初始化一个非缺省属性的互斥量,必须使用动态初始化;

            也可动态初始化静态声明的互斥量,但必须保证每个互斥量在使用前被初始化,而且只能被初始化一次;

            动态初始化代码可参考./nptl/pthread_mutex_init.c文件。其中__pthread_mutex_init()函数即对mutex的各个feild进行初始化。


4.2销毁互斥量

使用pthread_mutex_destroy()释放互斥量。

注意

         当确信没有线程在互斥量上阻塞,且互斥量没有被锁住时,可以立即释放;

          不需要销毁一个使用PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER宏静态初始化的互斥量;

          销毁互斥量代码可参考./nptl/pthread_mutex_destroy.c文件。其中__pthread_mutex_destroy()函数设置mutex的相应字段使其不可用。代码如下。

5小结

本文简单介绍互斥量的基本概念,如何初始化和销毁及其注意问题。后文分析其加锁、解锁原理。


作者:阿波

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 204,590评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 86,808评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,151评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,779评论 1 277
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,773评论 5 367
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,656评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,022评论 3 398
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,678评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 41,038评论 1 299
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,659评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,756评论 1 330
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,411评论 4 321
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,005评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,973评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,203评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,053评论 2 350
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,495评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容