臨界資源：

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一個(gè)進(jìn)程的資源對(duì)于運(yùn)行在它內(nèi)部的線程是共享的，一次只允許一個(gè)線程使用的資源叫做臨界資源

臨界區(qū)：

訪問(wèn)臨界資源的那段程序叫做臨界區(qū)

線程的同步：

同步就是協(xié)同步調(diào)，按照預(yù)定的先后順序執(zhí)行。

“同”字應(yīng)是指協(xié)同、協(xié)助、互相配合。

線程的互斥：

某一資源同時(shí)只允許一個(gè)訪問(wèn)者對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)，具有唯一性和排它性。

但互斥無(wú)法限制訪問(wèn)者對(duì)資源的訪問(wèn)順序，即訪問(wèn)是無(wú)序的。

互斥量（mutex）

多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生沖突，因此常常引入互斥鎖來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

沖突：例如對(duì)一個(gè)全局變量g_var進(jìn)行加一操作，這樣的操作需要三條指令來(lái)完成：（1、把該變量的值從內(nèi)存讀到寄存器；2、寄存器進(jìn)行加一操作；3、把修改后的值寫(xiě)回內(nèi)存），因?yàn)檫@三條指令的執(zhí)行不是原子操作，有可能線程1執(zhí)行了第一步（把變量值讀到寄存器），此時(shí)內(nèi)核調(diào)度線程2，線程2也把該值讀到寄存器，它們都進(jìn)行加一操作后寫(xiě)回內(nèi)存，導(dǎo)致最后結(jié)果只加了一次，而我們希望是兩次。

解決：引入互斥鎖，獲得鎖的線程可以對(duì)變量進(jìn)行“讀-修改-寫(xiě)”操作，這個(gè)操作是原子的，完成這個(gè)操作后釋放鎖給別的線程，沒(méi)有獲得鎖的線程只能等待而不能訪問(wèn)該共享數(shù)據(jù)。

有關(guān)函數(shù)：

1.互斥鎖的初始化及銷(xiāo)毀

其中初始化既可以使用函數(shù)pthread_mutex_init（），也可以定義pthread_mutex_t類(lèi)型的變量mutex，并賦值PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER

2.對(duì)mutex的加鎖及解鎖

一個(gè)線程可以調(diào)用pthread_mutex_lock獲得Mutex,如果這時(shí)另一個(gè)線程已經(jīng)調(diào)用pthread_mutex_lock獲得了該Mutex,則當(dāng)前線程需要掛起等待,直到另一個(gè)線程調(diào)用pthread_mutex_unlock釋放Mutex,當(dāng)前線程被喚醒,才能獲得該Mutex并繼續(xù)執(zhí)行。

如果一個(gè)線程既想獲得鎖,又不想掛起等待,可以調(diào)用pthread_mutex_trylock,如果Mutex已經(jīng)被另一個(gè)線程獲得,這個(gè)函數(shù)會(huì)失敗返回EBUSY,而不會(huì)使線程掛起等待。

Mutex的lock和unlock的偽碼（以x86的xchg指令為例):

不使用互斥量代碼：

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

void *thread(void *arg)
{
    int count=2000;
    while(count-- >0){
        int var=g_var;
        printf("this is thread%d,g_var=%d\n",(int)arg,g_var);
        g_var=var+1;
    }
}

int main()
{
    pthread_t tid1,tid2;
    
    if(pthread_create(&tid1,NULL,thread,(void*)1)!=0){
        printf("creat tid1 is failed\n");
    }
    if(pthread_create(&tid1,NULL,thread,(void*)2)!=0){
        printf("creat tid1 is failed\n");
    }
    pthread_join(tid1,NULL);
    pthread_join(tid2,NULL);
    
    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

第一次運(yùn)行線程1和線程2一共加了2275次

第二次運(yùn)行一共把g_var加了2000次

使用互斥量實(shí)現(xiàn)代碼：

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

//pthread_mutex_t mutex_lock=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

struct info
{
    int _var;
    pthread_mutex_t  *_mutex_lock;
}info;

int g_var=0;
void *thread(void *arg)
{
    struct info* _lock=(struct info*)arg;
    int count=2000;
    while(count-- >0){
        pthread_mutex_lock(_lock->_mutex_lock);
        int var=g_var;
        printf("this is thread%d,g_var=%d\n",_lock->_var,g_var);
        g_var=var+1;
        pthread_mutex_unlock(_lock->_mutex_lock);
    }   
}

int main()
{
    pthread_t tid1,tid2;
    pthread_mutex_t mutex_lock;
    int err=pthread_mutex_init(&mutex_lock,NULL);
    if(err!=0){
        printf("%s\n",strerror(err));
    }

    struct info info1;
    info1._var=1;
    info1._mutex_lock=&mutex_lock;

    if(pthread_create(&tid1,NULL,thread,&info1)!=0){
        printf("creat tid1 is failed\n");
    }

    struct info info2;
    info2._var=2;
    info2._mutex_lock=&mutex_lock;

    if(pthread_create(&tid2,NULL,thread,&info2)!=0){
        printf("creat tid2 is failed\n");
    }
    
    pthread_join(tid1,NULL);
    pthread_join(tid2,NULL);

    err=pthread_mutex_destroy(&mutex_lock);
    if(err!=0){
        printf("%s\n",strerror(err));
    }

    return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果：

線程1和線程2共執(zhí)行了4000次

總結(jié)：當(dāng)一個(gè)線程已經(jīng)獲得鎖，另一個(gè)線程需掛起等待，當(dāng)該線程釋放鎖后，會(huì)喚醒正在等待線程。每個(gè)mutex都有一個(gè)等待隊(duì)列，當(dāng)線程掛起時(shí)，就加入該等待隊(duì)列，狀態(tài)設(shè)置為睡眠。一個(gè)線程要喚醒別的線程，只需要從等待隊(duì)列中取出一項(xiàng)加入就緒隊(duì)列并把它的狀態(tài)設(shè)置為就緒。

有的時(shí)候一個(gè)線程會(huì)兩次獲得鎖，第一次正常獲得，第二次獲得所得時(shí)候發(fā)現(xiàn)鎖已經(jīng)被別占用，它就會(huì)掛起，導(dǎo)致自己占用了鎖卻處于掛起狀態(tài)，這樣就產(chǎn)生了死鎖。

死鎖：

產(chǎn)生死鎖的原因

1、進(jìn)程資源不足

2、進(jìn)程推進(jìn)的順序不合適

3、系統(tǒng)資源的分配不當(dāng)

產(chǎn)生死鎖的必要條件：

1、互斥條件：一個(gè)資源一次只能被一個(gè)進(jìn)程使用

2、請(qǐng)求與保持條件：一個(gè)已經(jīng)進(jìn)程因請(qǐng)求資源而阻塞，對(duì)已獲得的資源保持不放

3、不剝奪條件：進(jìn)程已獲得的資源，在沒(méi)使用完之前，不能強(qiáng)行剝奪

4、循環(huán)等待條件：若干個(gè)進(jìn)程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系

產(chǎn)生死鎖時(shí)，以上四個(gè)必要條件一定都成立。

網(wǎng)頁(yè)名稱：線程同步與互斥（死鎖的避免）
瀏覽路徑：http://jinyejixie.com/article8/ijdgop.html

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