前言：

相信需要了解這方面的知識的小伙伴，已經(jīng)基本對進程間通信和線程間通信有了一定了解。例如，進程間通信的機制之一：共享內(nèi)存（在這里不做詳解）：多個進程可同時訪問同一塊內(nèi)存。如果不對訪問這塊內(nèi)存的臨界區(qū)進行互斥或者同步，那么進程的運行很可能出現(xiàn)一些不可預知的錯誤和結(jié)果。

接下來我們了解三種常見的Linux下的互斥操作—>鎖。

1.互斥鎖（mutex）

特點：對于讀者和寫者來說。只要有一方獲取了鎖，另一方則不能繼續(xù)獲取，進而執(zhí)行臨界區(qū)代碼。

創(chuàng)建鎖：

有兩種方法創(chuàng)建互斥鎖，靜態(tài)方式和動態(tài)方式。POSIX定義了一個宏P(guān)THREAD_MUTEX_INITIALIZER 來靜態(tài)初始化互斥鎖，

方法如下：

pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 

在LinuxThreads實現(xiàn)中，pthread_mutex_t是一個結(jié)構(gòu)，而PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER則是一個結(jié)構(gòu)常量。

動態(tài)方式是采用pthread_mutex_init()函數(shù)來初始化互斥鎖，API定義如下：

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t*mutexattr) 

其中mutexattr用于指定互斥鎖屬性（見下），如果為NULL則使用缺省屬性。 pthread_mutex_destroy ()用于注銷一個互斥鎖，API定義如下：

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex) 

鎖操作主要包括加鎖pthread_mutex_lock()、解鎖pthread_mutex_unlock()和測試加鎖 pthread_mutex_trylock()三個，不論哪種類型的鎖，都不可能被兩個不同的線程同時得到， 而必須等待解鎖。對于普通鎖和適應鎖類型，解鎖者可以是同進程內(nèi)任何線程； 而檢錯鎖則必須由加鎖者解鎖才有效，否則返回EPERM；對于嵌套鎖，文檔和實現(xiàn)要求必須由 加鎖者解鎖，但實驗結(jié)果表明并沒有這種限制，這個不同目前還沒有得到解釋。在同一進程中 的線程，如果加鎖后沒有解鎖，則任何其他線程都無法再獲得鎖。

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex) 
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex) 
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex)

pthread_mutex_trylock() 語義與pthread_mutex_lock()類似，不同的是在鎖已經(jīng)被占據(jù)時返回 EBUSY而不是掛起等待。
例如：單例模式下，線程安全的加鎖：

class SingleTon 
{ 
public: 
static SingleTon* getInstance() 
{ 
pthread_mutex_lock(&mutex); 
if(mpSingle == NULL) 
{ 
mpSingleTon = new SingleTon(); 
} 
pthread_mutex_unlock(&mutex); 
return mpSingleTon; 
} 
private: 
SingleTon(){}; 
~SingleTon(){pthread_mutex_desttroy(&mutex,NULL);} 
static pthread_mutex_t mutex; 
static SingleTon * mpSingleTon; 
} 
pthread_mutex_t SingleTon::mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; 
SingleTon * SingleTon::mpSingleTon = NULL;

優(yōu)點：

由一塊能夠被多個進程共享的內(nèi)存空間（一個對齊后的整型變量）組成；這個整型變量的值能夠通過匯編語言調(diào)用CPU提供的原子操作指令來增加或減少，并且一個進程可以等待直到那個值變成正數(shù)。 的操作幾乎全部在應用程序空間完成；只有當操作結(jié)果不 一致從而需要仲裁時，才需要進入操作系統(tǒng)內(nèi)核空間執(zhí)行。這種機制允許使用的鎖定原語有非常高的執(zhí)行效率：由于絕大多數(shù) 的操作并不需要在多個進程之間進行仲裁，所以絕大多數(shù)操作都可以在應用程序空間執(zhí)行，而不需要使用（相對高代價的）內(nèi)核系統(tǒng)調(diào)
用。

2.讀寫鎖

特點：讀寫鎖適合于對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的讀次數(shù)比寫次數(shù)多得多的情況.因為,讀模式鎖定時可以共享,以寫 模式鎖住時意味著獨占,所以讀寫鎖又叫共享-獨占鎖.

初始化和銷毀:

int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const 
pthread_rwlockattr_t *restrict attr); 
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock); 

成功則返回0,出錯則返回錯誤編號. 同互斥量以上,在釋放讀寫鎖占用的內(nèi)存之前,需要先通過 pthread_rwlock_destroy對讀寫鎖進行清理工作, 釋放由init分配的資源.

讀和寫:

int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock); 
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock); 
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock); 

成功則返回0,出錯則返回錯誤編號.這3個函數(shù)分別實現(xiàn)獲取讀鎖,獲取寫鎖和釋放鎖的操作.獲 取鎖的兩個函數(shù)是阻塞操作,同樣,非阻塞的函數(shù)為:

int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock); 
int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock); 

成功則返回0,出錯則返回錯誤編號.非阻塞的獲取鎖操作,如果可以獲取則返回0,否則返回 錯誤的EBUSY.

3.自旋鎖

特點：輪詢忙等待。

在單核cpu下不起作用：被自旋鎖保護的臨界區(qū)代碼執(zhí)行時不能進行掛起狀態(tài)。會造成死鎖
自旋鎖的初衷就是：在短期間內(nèi)進行輕量級的鎖定。一個被爭用的自旋鎖使得請求它的線程在等待鎖重新可用的期間進行自旋（特別浪費處理器時間），所以自旋鎖不應該被持有時間過長。如果需要長時間鎖定的話, 最好使用信號量。

API:

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對腳本之家的支持。

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