Linux 锁小结

Linux 锁小结

/* 未完待续 */

锁就是一个变量，因此在使用前要声明一种类型的锁变量。这个锁变量保存了锁在某一时刻的状态，可用或占用等。

互斥锁

• pthread_mutex_init(&lock, NULL)    动态初始化互斥锁；
• phtread_mutex_destory()  销毁互斥锁；
• pthread_mutex_lock(&lock)  加锁
• pthread_mutex_unlock(&lock) 释放互斥锁

如果在线程A调用pthread_mutex_lock（）函数时，没有其他线程持有该锁，则线程A获取该锁并进入临界区；

如果另一个线程B持有该锁，线程A尝试获取该锁不会从这个调用返回，直到获取到锁（意味着线程B释放了锁）。

2. 条件变量

条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，主要包括两个动作：一个线程等待"条件变量的条件成立"而挂起；另一个线程使"条件成立"（给出条件成立信号）。为了防止竞争，条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在一起。

• 静态初始化条件变量

pthread_cond_t = PTHREAD_COND_INITIALIZER

也可也采用动态初始化的方法，调用pthread_cond_init()，对应的释放函数为pthread_cond_destory()

要使用条件变量，必须要持有该锁才能调用如下函数：

• pthread_cond_wait(&cond，&lock)   使线程进入休眠状态（睡眠时释放锁，唤醒时加锁）
• pthrad_cond_signal(&cond) 激活等待列表中的线程

3. 信号量

信号量是一个整数值的对象

int sem_init (sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

这个函数的作用是对由sem指定的信号量进行初始化，设置好它的共享选项，并指定一个整数类型的初始值。pshared参数控制着信号量的类型。Value为信号量的初始值。

int sem_destroy (sem_t *sem)对应的去初始化函数

int sem_post(sem_t * sem);

用来增加信号量的值。当有线程阻塞在这个信号量上时，调用这个函数会使其中的一个线程不在阻塞，选择机制同样是由线程的调度策略决定的。

函数的作用是给信号量的值加上一个“1”，它是一个“原子操作”－－－即同时对同一个信号量做加“1”操作的两个线程是不会冲突的。

int sem_wait(sem_t * sem);

被用来阻塞当前线程直到信号量sem的值大于0，解除阻塞后将sem的值减一，表明公共资源经使用后减少。

函数也是一个原子操作，它的作用是从信号量的值减去一个“1”，但它永远会先等待该信号量为一个非零值才开始做减法。也就是说，如果你对一个值为2的信号量调用sem_wait(),线程将会继续执行，介信号量的值将减到1。如果对一个值为0的信号量调用sem_wait()，这个函数就会地等待直到有其它线程增加了这个值使它不再是0为止。如果有两个线程都在sem_wait()中等待同一个信号量变成非零值，那么当它被第三个线程增加一个“1”时，等待线程中只有一个能够对信号量做减法并继续执行，另一个还将处于等待状态。

#include "stdio.h"
#include "pthread.h"
#include "semaphore.h"sem_t g_sem;void* fun1(void *arg)
{printf("thread 1 startn");sem_wait(&g_sem);   printf("thread 1 sem_wait 1n");sem_wait(&g_sem);printf("thread 1 sem_wait 2n");return;
}
void* fun2(void *arg)
{printf("thread 2 startn");sem_post(&g_sem);printf("thread 2 sem_postn");return;
}int main(void)
{pthread_t pthread1;pthread_t pthread2;int res = 0;/* 信号量的初始值为1 */sem_init(&g_sem, 0, 1);res = pthread_create(&pthread1, NULL, fun1, NULL);sleep(1);pthread_create(&pthread1, NULL, fun2, NULL);sleep(1);sem_destroy(&g_sem);return 0;
}

运行结果

thread 1 start
thread 1 sem_wait 1
thread 2 start
thread 2 sem_post
thread 1 sem_wait 2

说明：信号量初始值为1，进入线程1后，第一次执行sem_wait，信号量减一，第二次执行sem_wait时，当前信号量值为0，此时线程1阻塞。知道线程2，执行sem_post，信号量加1，激活被阻塞的线程1

Ref：

4. 读写锁

多个读者可以并发读，写着只能有一个写者

typedef struct _rwlock_t
{sem_t lock;sem_t writelock;int  readers;
}rwlock_t;void rwlock_int(rwlock_t *rw)
{rw->readers = 0;sem_init(&rw->lock, 0, 1);sem_init(&rw->writelock, 0, 1);
}void rwlock_acquire_readlock(rwlock_t *rw)
{sem_wait(&rw->lock);rw->readers++;if(rw->readers == 1)sem_wait(&rw->writelock);  // first reader acquires writelocksem_post(&rw->lock);
}void rwlock_release_readlock(rwlock_t *rw)
{sem_wait(&rw->lock);rw->readers--;if(rw->readers == 0)sem_post(&rw->writelock);   // last reader releases writelocksem_post(&rw->lock);
}void rwlock_acquire_writelock(rwlock_t *rw)
{sem_wait(&rw->writelock);
}void rwlock_release_writelock(rwlock_t *rw)
{sem_post(&rw->writelock);
}

5. 自旋锁