互斥鎖
盡管在Posix Thread中同樣可以使用IPC的信號量機制來實現(xiàn)互斥鎖mutex功能,但顯然semphore的功能過于強大了,在Posix Thread中定義了另外一套專門用于線程同步的mutex函數(shù)。
1. 創(chuàng)建和銷毀
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) 銷毀一個互斥鎖即意味著釋放它所占用的資源,且要求鎖當前處于開放狀態(tài)。由于在Linux中,互斥鎖并不占用任何資源,因此LinuxThreads中的pthread_mutex_destroy()除了檢查鎖狀態(tài)以外(鎖定狀態(tài)則返回EBUSY)沒有其他動作。
2. 互斥鎖屬性
互斥鎖的屬性在創(chuàng)建鎖的時候指定,在LinuxThreads實現(xiàn)中僅有一個鎖類型屬性,不同的鎖類型在試圖對一個已經(jīng)被鎖定的互斥鎖加鎖時表現(xiàn)不同。當前(glibc2.2.3,linuxthreads0.9)有四個值可供選擇:
- PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP,這是缺省值,也就是普通鎖。當一個線程加鎖以后,其余請求鎖的線程將形成一個等待隊列,并在解鎖后按優(yōu)先級獲得鎖。這種鎖策略保證了資源分配的公平性。
- PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP,嵌套鎖,允許同一個線程對同一個鎖成功獲得多次,并通過多次unlock解鎖。如果是不同線程請求,則在加鎖線程解鎖時重新競爭。
- PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP,檢錯鎖,如果同一個線程請求同一個鎖,則返回EDEADLK,否則與PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP類型動作相同。這樣就保證當不允許多次加鎖時不會出現(xiàn)最簡單情況下的死鎖。
- PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP,適應(yīng)鎖,動作最簡單的鎖類型,僅等待解鎖后重新競爭。
3. 鎖操作
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(yīng)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)
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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。
4. 其他
POSIX線程鎖機制的Linux實現(xiàn)都不是取消點,因此,延遲取消類型的線程不會因收到取消信號而離開加鎖等待。值得注意的是,如果線程在加鎖后解鎖前被取消,鎖將永遠保持鎖定狀態(tài),因此如果在關(guān)鍵區(qū)段內(nèi)有取消點存在,或者設(shè)置了異步取消類型,則必須在退出回調(diào)函數(shù)中解鎖。
這個鎖機制同時也不是異步信號安全的,也就是說,不應(yīng)該在信號處理過程中使用互斥鎖,否則容易造成死鎖。