UNIX网络编程卷二笔记互斥锁和条件变量

我就是我 2021-11-23 16:14 222阅读 0赞

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# 第3章 互斥锁和条件变量 #

## 3.1  概述 ##

默认情况下互斥锁和条件变量用于线程间同步，若将它们放在共享内存区，也能用于进程间同步。

对一个公共对象的访问若不能原子进行，就需要某种形式的同步。

## 3.2  互斥锁 ##

静态分配的互斥锁变量可以用常值PTHREAD\_MUTEX\_INITIALIZER初始化，动态分配和用于共享内存的互斥锁变量要用pthread\_mutex\_init初始化。

pthread\_mutex\_lock：阻塞模式上锁。

pthread\_mutex\_trylock：非阻塞模式上锁。

pthread\_mutex\_unlock：解锁，只能由上锁的线程执行。

互斥锁是协作性锁，无法禁止绕过这种机制的访问。

## 3.3  生产者\-消费者 ##

也称有界缓冲区问题，若干个生产者和若干个消费者共享使用固定数目的缓冲区，因而带来的同步和通信问题。

各种IPC手段本身就是一个生产者\-消费者问题的实例。

管道、FIFO和消息队列的同步是隐式同步，使用者只能通过指定的接口来使用这些IPC方式，其中的同步都由内核完成。

共享内存作为IPC，需要使用者进行显式同步，线程间共享全局数据也需要显式同步。

## 3.4  条件变量 ##

互斥锁只能用于上锁，实现对某个共享对象的互斥访问，无法用于对某事件的等待。条件变量则用于等待。静态分配的条件变量可以用常值PTHREAD\_COND\_INITIALIZER初始化。

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cptr, pthread_mutex_t *mptr);

每个条件变量都需要关联一个互斥锁，用来提供对等待条件的互斥访问。调用pthread\_cond\_wait前mptr需要是上锁状态，Posix保证pthread\_cond\_wait返回后mptr仍是上锁状态，但调用期间会自动将mptr解锁。pthread\_cond\_wait返回时要先测试等待条件，避免假唤醒。

pthread\_cond\_signal：唤醒某个等待中的线程。

pthread\_cond\_broadcast：唤醒等待的所有线程，例子是读写锁中等待写完成的所有读者。

pthread\_cond\_timedwait：带超时的等待，超时时间是绝对时间。返回超时错误后，仍要先测试等待条件。

## 3.5  互斥锁和条件变量的属性 ##

互斥锁和条件变量可设置的属性只有进程间共享属性，值可为：PTHREAD\_PROCESS\_PRIVATE或PTHREAD\_PROCESS\_SHARED。

对互斥锁、条件变量使用init函数初始化的话，使用完后要用destroy函数摧毁，对它们的属性对象也有相同的要求。

## 3.6  互斥锁的非正常终止 ##

若进程在持有互斥锁时终止，内核不会负责自动释放持有的锁。内核自动清理的唯一同步锁类型是fcntl记录锁。

若被锁住的互斥锁的持有进程或线程终止，会造成这个互斥锁无法解锁，因而死锁。线程可以安装线程清理程序，用来在被取消时能释放持有的锁。但这种释放可能会导致共享对象的状态被部分更新，造成不一致。

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