【原创】手把手教你Linux下的多线程设计--Linux下多线程编程详解(三)

简介: 本文可任意转载,但必须注明作者和出处。【原创】手把手教你Linux下的多线程设计(三)                                      --Linux下多线程编程详解 原创作者:Frozen_socker(冰棍)    E_mail:dlskyfly@163.com线程互斥 互斥操作,就是对某段代码或某个变量修改的时候只能有一个线程在执行这段代码,其他线程不能同时进入这段代码或同时修改该变量。

本文可任意转载,但必须注明作者和出处。

【原创】手把手教你Linux下的多线程设计(三)
                                      --Linux下多线程编程详解
 
原创作者:Frozen_socker(冰棍)  
 E_mail:dlskyfly@163.com

线程互斥

 

互斥操作,就是对某段代码或某个变量修改的时候只能有一个线程在执行这段代码,其他线程不能同时进入这段代码或同时修改该变量。这个代码或变量称为临界资源。

 

 

例如:有两个线程A和B,临界资源为X,首先线程A进入,将X置为加锁状态,在A将锁打开之前的这段时间里,如果此时恰巧线程B也欲获得X,但它发现X处于加锁状态,说明有其它线程正在执行互斥部分,于是,线程B将自身阻塞。。。线程A处理完毕,在退出前,将X解锁,并将其它线程唤醒,于是线程B开始对X进行加锁操作了。通过这种方式,实现了两个不同线程的交替操作。

 

 

 记住一个互斥体永远不可能同时属于两个线程。或者处于锁定状态;或者空闲中,不属于任何一个线程。

 

 

 

 代码如下:

//example_3.c
#include <stdio.h>
#include 
<pthread.h>

void * pthread_func_test(void *  arg);

pthread_mutex_t mu;

int
 main()
{
    
int
 i;
    pthread_t pt;
    
    pthread_mutex_init(
&mu,NULL);        //声明mu使用默认属性,此行可以不写

    pthread_create(&pt,NULL,pthread_func_test,NULL);
    
for(i = 0; i < 3; i++
)
    
{
        pthread_mutex_lock(
&
mu);
        printf(
"主线程ID是:%lu  ",pthread_self());        //pthread_self函数作用:获得当前线程的id

        pthread_mutex_unlock(&mu);
        sleep(
1
);
    }
    
}


void * pthread_func_test(void *  arg)
{
    
int
 j;
    
for(j = 0; j < 3; j++
)
    
{
        pthread_mutex_lock(
&
mu);
        printf(
"新线程ID是:%lu  "
,pthread_self());
        pthread_mutex_unlock(
&
mu);
        sleep(
1
);
    }

}

 

 

 

终端输出结果:

主线程ID是 : 3086493376
新线程ID是 : 
3086490512

主线程ID是 : 
3086493376
新线程ID是 : 
3086490512

主线程ID是 : 
3086493376
新线程ID是 : 
3086490512

 

注:在你机器上运行的结果很可能与这里显示的不一样。

 

 

   

pthread_mutex_lock声明开始用互斥锁上锁,此后的代码直至调用pthread_mutex_unlock为止,都处于加锁状态中,即同一时间只能被一个线程调用执行。当另一个线程执行到pthread_mutex_lock处时,如果该锁此时被其它线程使用,那么该线程被阻塞,即程序将等待到其它线程释放此互斥锁。

 

 

 

上述例子中,涉及到了几个函数:pthread_mutex_init/pthread_mutex_lock/pthread_mutex_unlock/pthread_mutex_destroy/pthread_self

 

 

  函数原型:

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t * restrict mutex,
                                                
const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

 

函数作用:

初始化互斥体类型变量mutex,变量的属性由attr进行指定。attr设为NULL,即采用默认属性,这种方式与pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER的方式等价。

 

 

函数原型: 

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

 

函数作用:

用来锁住互斥体变量。如果参数mutex所指的互斥体已经被锁住了,那么发出调用的线程将被阻塞直到其他线程对mutex解锁为止。

 

 

 

函数原型:

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

 

函数作用:

如果当前的线程拥有参数mutex所指定的互斥体,那么该函数调用将该互斥体解锁。

 

 

 

函数原型:

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

 

函数作用:

用来释放互斥体所占用的资源。

 

 

 

函数原型:

pthread_t pthread_self( void );

函数作用:获得线程自身的ID。前面我们已经提到过,pthread_t的类型为unsigned long int,所以在打印的时候要使用%lu方式,否则将产生奇怪的结果。

  

 

 

但是上面的代码并不完善,假设将循环次数修改得足够的长,打印后的结果可能并不是我们所希望看到的交替打印,可能象下面这样:

主线程ID是 : 3086493376
新线程ID是 : 
3086490512
 
主线程ID是 : 
3086493376
新线程ID是 : 
3086490512

新线程ID是 : 
3086490512
主线程ID是 : 
3086493376

 

 

 

这是什么原因呢?因为Linux是分时操作系统,采用的是时间片轮转的方式,主线程和新线程可能因为其它因素的干扰,获得了非顺序的时间片。如果想要严格的做到“交替”方式,可以略施小计,即加入一个标志。

 

 

   

完整程序如下:

//example_4.c
#include <stdio.h>
#include 
<pthread.h>

void * pthread_func_test(void *  arg);

pthread_mutex_t mu;
int flag = 0
;

int
 main()
{
    
int
 i;
    pthread_t pt;
    
    pthread_mutex_init(
&
mu,NULL);
    pthread_create(
&
pt,NULL,pthread_func_test,NULL);
    
for(i = 0; i < 3; i++
)
    
{
        pthread_mutex_lock(
&
mu);
        
if(flag == 0
)
                printf(
"主线程ID是:%lu  "
,pthread_self());    
        flag 
= 1
;        
        pthread_mutex_unlock(
&
mu);
        sleep(
1
);
    }

    pthread_join(pt, NULL);
    pthread_mutex_destroy(
&mu);    
}


void * pthread_func_test(void *  arg)
{
    
int
 j;
    
for(j = 0; j < 3; j++
)
    
{
        pthread_mutex_lock(
&
mu);
        
if(flag == 1
)
            printf(
"新线程ID是:%lu  "
,pthread_self());
        flag 
== 0
;
        pthread_mutex_unlock(
&
mu);
        sleep(
1
);
    }

}

 

 

在使用互斥锁的过程中很有可能会出现死锁:即两个线程试图同时占用两个资源,并按不同的次序锁定相应的互斥锁,例如两个线程都需要锁定互斥锁1和互斥锁2,A线程先锁定互斥锁1,B线程先锁定互斥锁2,这时就出现了死锁。此时我们可以使用函数pthread_mutex_trylock,该函数企图锁住一个互斥体,但不阻塞。

 

 

 

函数原型:

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

函数pthread_mutex_trylock()用来锁住参数mutex所指定的互斥体。如果参数mutex所指的互斥体已经被上锁,该调用不会阻塞等待互斥体的解锁,而会返回一个错误代码。通过对返回代码的判断,程序员就可以针对死锁做出相应的处理。所以在对多个互斥体编程中,尤其要注意这一点。

 

 

 

经过以上的讲解,我们就学习了Linux下关于多线程方面对互斥体变量的操作。下一节,将给大家讲解有关线程同步方面的知识点。

目录
相关文章
|
4天前
|
设计模式 Java 开发者
Java多线程编程的陷阱与解决方案####
本文深入探讨了Java多线程编程中常见的问题及其解决策略。通过分析竞态条件、死锁、活锁等典型场景,并结合代码示例和实用技巧,帮助开发者有效避免这些陷阱,提升并发程序的稳定性和性能。 ####
|
7天前
|
数据采集 存储 数据处理
Python中的多线程编程及其在数据处理中的应用
本文深入探讨了Python中多线程编程的概念、原理和实现方法,并详细介绍了其在数据处理领域的应用。通过对比单线程与多线程的性能差异,展示了多线程编程在提升程序运行效率方面的显著优势。文章还提供了实际案例,帮助读者更好地理解和掌握多线程编程技术。
|
6天前
|
API Android开发 iOS开发
深入探索Android与iOS的多线程编程差异
在移动应用开发领域,多线程编程是提高应用性能和响应性的关键。本文将对比分析Android和iOS两大平台在多线程处理上的不同实现机制,探讨它们各自的优势与局限性,并通过实例展示如何在这两个平台上进行有效的多线程编程。通过深入了解这些差异,开发者可以更好地选择适合自己项目需求的技术和策略,从而优化应用的性能和用户体验。
|
11天前
|
存储 安全 Java
Java多线程编程中的并发容器:深入解析与实战应用####
在本文中,我们将探讨Java多线程编程中的一个核心话题——并发容器。不同于传统单一线程环境下的数据结构,并发容器专为多线程场景设计,确保数据访问的线程安全性和高效性。我们将从基础概念出发,逐步深入到`java.util.concurrent`包下的核心并发容器实现,如`ConcurrentHashMap`、`CopyOnWriteArrayList`以及`BlockingQueue`等,通过实例代码演示其使用方法,并分析它们背后的设计原理与适用场景。无论你是Java并发编程的初学者还是希望深化理解的开发者,本文都将为你提供有价值的见解与实践指导。 --- ####
|
20天前
|
存储 安全 Java
Java多线程编程的艺术:从基础到实践####
本文深入探讨了Java多线程编程的核心概念、应用场景及其实现方式,旨在帮助开发者理解并掌握多线程编程的基本技能。文章首先概述了多线程的重要性和常见挑战,随后详细介绍了Java中创建和管理线程的两种主要方式:继承Thread类与实现Runnable接口。通过实例代码,本文展示了如何正确启动、运行及同步线程,以及如何处理线程间的通信与协作问题。最后,文章总结了多线程编程的最佳实践,为读者在实际项目中应用多线程技术提供了宝贵的参考。 ####
|
17天前
|
监控 安全 Java
Java中的多线程编程:从入门到实践####
本文将深入浅出地探讨Java多线程编程的核心概念、应用场景及实践技巧。不同于传统的摘要形式,本文将以一个简短的代码示例作为开篇,直接展示多线程的魅力,随后再详细解析其背后的原理与实现方式,旨在帮助读者快速理解并掌握Java多线程编程的基本技能。 ```java // 简单的多线程示例:创建两个线程,分别打印不同的消息 public class SimpleMultithreading { public static void main(String[] args) { Thread thread1 = new Thread(() -> System.out.prin
|
20天前
|
Java UED
Java中的多线程编程基础与实践
【10月更文挑战第35天】在Java的世界中,多线程是提升应用性能和响应性的利器。本文将深入浅出地介绍如何在Java中创建和管理线程,以及如何利用同步机制确保数据一致性。我们将从简单的“Hello, World!”线程示例出发,逐步探索线程池的高效使用,并讨论常见的多线程问题。无论你是Java新手还是希望深化理解,这篇文章都将为你打开多线程的大门。
|
28天前
|
安全 程序员 API
|
21天前
|
安全 Java 编译器
Java多线程编程的陷阱与最佳实践####
【10月更文挑战第29天】 本文深入探讨了Java多线程编程中的常见陷阱,如竞态条件、死锁、内存一致性错误等,并通过实例分析揭示了这些陷阱的成因。同时,文章也分享了一系列最佳实践,包括使用volatile关键字、原子类、线程安全集合以及并发框架(如java.util.concurrent包下的工具类),帮助开发者有效避免多线程编程中的问题,提升应用的稳定性和性能。 ####
46 1
|
24天前
|
存储 设计模式 分布式计算
Java中的多线程编程:并发与并行的深度解析####
在当今软件开发领域,多线程编程已成为提升应用性能、响应速度及资源利用率的关键手段之一。本文将深入探讨Java平台上的多线程机制,从基础概念到高级应用,全面解析并发与并行编程的核心理念、实现方式及其在实际项目中的应用策略。不同于常规摘要的简洁概述,本文旨在通过详尽的技术剖析,为读者构建一个系统化的多线程知识框架,辅以生动实例,让抽象概念具体化,复杂问题简单化。 ####