原创 线程解析(三)

作者：曹忠明，华清远见嵌入式学院讲师。

前面我们说了线程的创建和撤销，这里我们说一下线程间的同步的问题。

当同一个进程中存在多个线程的时候，多个线程共享相同的内存，确保每个线程能够看到一致的数据视图，如果每个线程中都不会读取或修改共同享有的变量，就不会存在一致性的问题，同样如果共享变量时只读的也就不会存在这个问题。但是，当某个线程可一个修改变量，而其他的线程去读取或修改这个变量的时候，就需要进行线程间的同步，确保他们访问变量的内容时不会访问到无效的数据。

这里介绍一种实现同步的方法：互斥量

互斥锁本质上是一把锁，在访问共享资源的时候对互斥量进行加锁，访问结束后解锁。在这里我们说一下如何去操作互斥锁。

1、 创建和撤销

互斥量用pthread_mutex_t数据类型来表示，在使用之前必须对其进行初始化，用完之后释放内存。互斥量初始化可以用PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER来初始化(静态初始化)，亦可以使用pthread_mutex_init函数来实现，这种方法动态的为互斥量分配内存，使用后必须使用pthread_mutex_destroy来释放内存单元。下面是这些函数的原型：
        pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
        int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
        const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
        int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

2、 锁操作

锁操作主要包括加锁pthread_mutex_lock()、解锁pthread_mutex_unlock()和测试锁pthread_mutex_trylock()三个。通过pthread_mutex_lock对互斥量加锁，这里需要获得锁，如果无法获得锁则调用线程将阻塞到其他线程调用pthread_mutex_unlock对互斥量解锁。
        int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
        int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
        int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

如果线程不希望被阻塞，则可以调用pthread_mutex_trylock尝试对互斥量进行加锁，当互斥量没有被加锁，则函数返回0，并锁住互斥量，否则会失败，返回EBUSY.

3、 示例

下面我们用一个例程说明一下这些函数的使用。

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

pthread_mutex_t mutex;

void *thread_a(void *arg)
        {
                printf("thread a enter\n");
                pthread_mutex_lock(&mutex);
                printf("mutex lock\n");
                sleep(10);
                pthread_mutex_unlock(&mutex);
                printf("mutex unlock\n");
        }

void *thread_b(void *arg)
        {
                printf("thread b enter\n");
                while(pthread_mutex_trylock(&mutex))
                {
                        printf("pthread trylock\n");
                        sleep(1);
                }
                printf("mutex lock\n");
                pthread_mutex_unlock(&mutex);
                printf("mutex unlock\n");
        }

int main(int argc, char **argv)
        {
                pthread_t tid_a,tid_b;
                int err;

        if(pthread_mutex_init(&mutex, NULL) != 0)
                {
                        perror("pthread_mutex_init");
                }

        err = pthread_create(&tid_a,NULL,thread_a,NULL);
                if(err < 0)
                {
                        perror("pthread_create thread_a");
                }
                sleep(1);
                err = pthread_create(&tid_b,NULL,thread_b,NULL);
                if(err < 0)
                {
                        perror("pthread_create thread_a");
                }

        sleep(20);
                printf("the main close\n");
                return 0;
        }

结果：
        thread a enter
        mutex lock
        thread b enter
        pthread trylock
        pthread trylock
        pthread trylock
        pthread trylock
        pthread trylock
        pthread trylock
        pthread trylock
        pthread trylock
        pthread trylock
        mutex unlock
        mutex lock
        mutex unlock
        the main close

由这里的结果可以看出mutex的用处及几个相关函数的使用方法。