linux 临界区 互斥量
基础概念
临界区（Critical Section）：在多线程或多进程编程中，临界区是指一段代码，这段代码访问共享资源（如变量、文件、内存等），并且当多个线程或进程同时执行这段代码时，可能会导致数据不一致或其他问题。
互斥量（Mutex，Mutual Exclusion）：互斥量是一种同步机制，用于保护临界区。它确保在任何时刻只有一个线程或进程可以进入临界区。互斥量通常通过锁定和解锁操作来实现。
相关优势
- 数据一致性：通过互斥量保护临界区，可以避免多个线程或进程同时修改共享数据，从而保证数据的一致性。
- 避免竞态条件：互斥量可以防止竞态条件的发生，确保程序的正确性和可靠性。
类型
- 二进制互斥量：只能处于锁定或解锁两种状态。
- 计数互斥量：可以有多个持有者，通常用于资源池管理。
应用场景
- 多线程编程：在多线程环境中，保护共享资源的访问。
- 多进程编程：在多进程环境中，确保进程间对共享资源的互斥访问。
- 并发任务调度：在并发任务调度系统中，确保任务的正确执行顺序。
示例代码
以下是一个使用互斥量保护临界区的简单示例，使用C语言和POSIX线程库（pthread）：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
int shared_variable = 0;
pthread_mutex_t mutex;
void* thread_function(void* arg) {
for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
pthread_mutex_lock(&mutex); // 进入临界区前加锁
shared_variable++;
pthread_mutex_unlock(&mutex); // 离开临界区后解锁
}
return NULL;
}
int main() {
pthread_t thread1, thread2;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥量
pthread_create(&thread1, NULL, thread_function, NULL);
pthread_create(&thread2, NULL, thread_function, NULL);
pthread_join(thread1, NULL);
pthread_join(thread2, NULL);
printf("Final value of shared_variable: %d\n", shared_variable);
pthread_mutex_destroy(&mutex); // 销毁互斥量
return 0;
}遇到的问题及解决方法
问题：死锁（Deadlock）
原因：当两个或多个线程或进程互相等待对方释放资源时，就会发生死锁。
解决方法：
- 避免嵌套锁：尽量避免在一个锁的保护区域内获取另一个锁。
- 使用定时锁：尝试获取锁时设置一个超时时间，如果超时则放弃获取锁并释放已持有的锁。
- 按顺序加锁：确保所有线程或进程都按照相同的顺序获取锁。
示例代码（避免死锁）：
void* thread_function(void* arg) {
pthread_mutex_lock(&mutex1); // 先获取锁1
pthread_mutex_lock(&mutex2); // 再获取锁2
// 访问共享资源
pthread_mutex_unlock(&mutex2); // 先释放锁2
pthread_mutex_unlock(&mutex1); // 再释放锁1
return NULL;
}通过以上方法，可以有效避免死锁问题，确保程序的稳定性和可靠性。
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