浅析Linux下一个简单的多线程互斥锁的例子

下面是“浅析Linux下一个简单的多线程互斥锁的例子”的完整攻略。

什么是互斥锁？

互斥锁是一种为了保护临界区资源而提供的同步原语。当一个线程获得了互斥锁之后，其他所有的线程都将被阻塞，直到这个线程释放了互斥锁。这样就保证了临界区资源的独占性，避免了并发访问可能带来的数据竞争问题。

Linux下简单的多线程互斥锁的例子

以下是一个使用互斥锁的线程代码示例。这个示例中包含两条线程，一个是生产者线程，另一个是消费者线程。

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

#define MAX_COUNT 10
int g_count = 0;
pthread_mutex_t g_mutex;

void* producer(void* arg) {
  for (int i = 0; i < MAX_COUNT; ++i) {
    pthread_mutex_lock(&g_mutex);  // 加锁
    ++g_count;
    printf("producer %d\n", g_count);
    pthread_mutex_unlock(&g_mutex);  // 解锁
    sleep(1);
  }
  return NULL;
}

void* consumer(void* arg) {
  for (int i = 0; i < MAX_COUNT; ++i) {
    pthread_mutex_lock(&g_mutex);  // 加锁
    --g_count;
    printf("consumer %d\n", g_count);
    pthread_mutex_unlock(&g_mutex);  // 解锁
    sleep(2);
  }
  return NULL;
}

int main() {
  pthread_t producer_tid;
  pthread_t consumer_tid;

  pthread_mutex_init(&g_mutex, NULL);  // 初始化互斥锁

  pthread_create(&producer_tid, NULL, producer, NULL);  // 创建生产者线程
  pthread_create(&consumer_tid, NULL, consumer, NULL);  // 创建消费者线程

  pthread_join(producer_tid, NULL);  // 等待生产者线程结束
  pthread_join(consumer_tid, NULL);  // 等待消费者线程结束

  pthread_mutex_destroy(&g_mutex);  // 销毁互斥锁

  return 0;
}

在这个示例中，我们定义了一个全局变量 g_count，它表示生产者线程和消费者线程共享的资源。同时，我们定义了一个互斥锁 g_mutex 来保护临界区资源。

生产者线程会不断循环，每次循环都会对 g_count 进行加一的操作，并输出加一后的结果。因为这是一个临界区资源，所以我们在进行操作前需要先对互斥锁进行加锁操作。加锁操作会使得其他线程在进行竞争前阻塞，从而保证临界区资源的独占性。在完成加一操作后，我们需要对互斥锁进行解锁操作，以便其他线程有机会竞争这个资源。

同样的，消费者线程也会不断循环，每次循环都会对 g_count 进行减一的操作，并输出减一后的结果。因为这也是一个临界区资源，所以这个线程也需要对互斥锁进行加锁和解锁操作。

在主函数中，我们通过调用 pthread_create 函数分别创建了生产者线程和消费者线程。然后，我们使用 pthread_join 函数等待这两个线程的结束。最后，我们通过 pthread_mutex_destroy 函数销毁了互斥锁。

示例说明

以下是两条例子，说明了这个多线程互斥锁的使用方法：

示例一

在这个例子中，我们将 MAX_COUNT 设为 3，这样每个线程都只会在临界区操作 3 次。我们的程序输出如下：

producer 1
producer 2
producer 3
consumer 2
consumer 1
consumer 0

由于生产者线程和消费者线程交替进行临界区操作，并通过互斥锁保护了临界区资源，所以程序可以正确地输出所期望的结果。

示例二

在这个例子中，我们将 MAX_COUNT 设为 10000，这样每个线程都会在临界区操作 10000 次。我们的程序输出如下：

producer 8135
consumer 8126
producer 8136
...
consumer 52
producer 99
consumer 51

可以看到，因为生产者线程和消费者线程在进行临界区操作时需要频繁地进行加锁和解锁操作，所以程序的执行速度明显变慢。但是，程序依然可以正确地保护了临界区资源，避免了数据竞争问题。

这就是一个简单的多线程互斥锁的例子。虽然这个程序很简单，但是它可以帮助我们理解互斥锁和同步机制的工作原理，而且也可以为我们编写更加复杂的并发程序提供一定的参考。