【Linux】详解加锁实现线程互斥
一、多线程不加线程互斥可能会引发的问题
下面是一个抢标逻辑。抢票为什么会抢到负数：假设当票数为1时，此时四个进程的判断条件tickets都大于0，都会进入抢票操作，第一个进程抢完票以后tickets==0并写回内存，第二个进程再从内存中读取tickets的值时此时tickets已经为0，再做--就变成了-1，tickets为负数就是这么来的。也就是说，多线程代码如果不对共享资源做保护可能会有并发问题。
二、互斥锁
2.1、静态分配锁
如果你定义的锁是静态的或者是全局的，可以直接初始化成
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER
2.2、动态分配锁销毁锁
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex，const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
参数mutex：要初始化的互斥量，attr： NULL。
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex) ；
注意： 使用 PTHREAD_ MUTEX_ INITIALIZER 初始化的互斥量不需要销毁。
2.3、加锁解锁
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
返回值:成功返回0,失败返回错误号 。 pthread_mutex_lock函数如果申请锁成功就会继续向后运行，如果申请失败该函数就会阻塞不允许继续向后运行。
加锁的粒度要越细越好。
三、加锁的底层理解
movb $0，%al表示将0存入%al寄存器中（%al是累加寄存器AX的低8位部分，可以独立作为8位寄存器使用。）， xchgb %al, mutex表示交换%al寄存器中的值和内存mutex中的值，如果内存mutex中的值原本是1，交换完则表示得到锁，否则挂起等待。unlock中将1存入mutex内存中表示归还锁。这样无论如何，得到1的线程始终只会有一个，也就做到了线程互斥。
四、多线程实现简单的互斥抢票
//thread.hpp
#ifndef __THREAD_HPP__
#define __THREAD_HPP__
#include <iostream>
#include <string>
#include <unistd.h>
#include <functional>
#include <pthread.h>
namespace ThreadModule
{
template<typename T>
using func_t = std::function<void(T)>;
// typedef std::function<void(const T&)> func_t;
template<typename T>
class Thread
{
public:
void Excute()
{
_func(_data);
}
public:
Thread(func_t<T> func, T data, const std::string &name="none-name")
: _func(func), _data(data), _threadname(name), _stop(true)
{}
//记住此方法
static void *threadroutine(void *args) // 类成员函数，形参是有this指针的！！
{
Thread<T> *self = static_cast<Thread<T> *>(args);
self->Excute();
return nullptr;
}
bool Start()
{
int n = pthread_create(&_tid, nullptr, threadroutine, this);
if(!n)
{
_stop = false;
return true;
}
else
{
return false;
}
}
void Detach()
{
if(!_stop)
{
pthread_detach(_tid);
}
}
void Join()
{
if(!_stop)
{
pthread_join(_tid, nullptr);
}
}
std::string name()
{
return _threadname;
}
void Stop()
{
_stop = true;
}
~Thread() {}
private:
pthread_t _tid;
std::string _threadname;
T _data;
func_t<T> _func;
bool _stop;
};
}
#endif//LockGuard.hpp
#ifndef __LOCK_GUARD_HPP__
#define __LOCK_GUARD_HPP__
#include <iostream>
#include <pthread.h>
class LockGuard
{
private:
pthread_mutex_t* _mutex;
public:
LockGuard( pthread_mutex_t* mutex)
:_mutex(mutex)
{
pthread_mutex_lock(_mutex);
}
~LockGuard()
{
pthread_mutex_unlock(_mutex);
}
};
#endif//testThread.cc
#include <iostream>
#include <vector>
#include "LockGuard.hpp"
#include "Thread.hpp"
using namespace ThreadModule;
int g_tickets = 10000;
const int num = 4;
class ThreadData
{
public:
int &_tickets; // 所有的线程，最后都会引用同一个全局的g_tickets
std::string _name;
int _total;
pthread_mutex_t &_mutex;
public:
ThreadData(int &tickets, const std::string &name, pthread_mutex_t &mutex)
: _tickets(tickets), _name(name), _total(0), _mutex(mutex)
{
}
~ThreadData()
{
}
};
void route(ThreadData *td)
{
while (true)
{
LockGuard guard(&td->_mutex);
if (td->_tickets > 0)
{
usleep(1000);
printf("%s running, get tickets: %d\n", td->_name.c_str(), td->_tickets);
td->_tickets--;
td->_total++;
}
else
break;
}
}
int main()
{
pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init(&mutex,nullptr);
std::vector<Thread<ThreadData*>> threads;
std::vector<ThreadData *> datas;
//1、创建一批线程
for(int i = 0; i<num; i++)
{
std::string name = "thread-" + std::to_string(i+1);
ThreadData* td = new ThreadData(g_tickets, name, mutex);
threads.emplace_back(route, td, name);
datas.emplace_back(td);
}
// 2. 启动 一批线程
for (auto &thread : threads)
{
thread.Start();
}
// 3. 等待一批线程
for (auto &thread : threads)
{
thread.Join();
}
sleep(1);
// 4. 输出统计数据
for (auto data : datas)
{
std::cout << data->_name << " : " << data->_total << std::endl;
delete data;
}
pthread_mutex_destroy(&mutex);
return 0;
}腾讯云开发者
