|
使用線程編寫程序需要技巧，而多線程的程序中的bug非常難以跟蹤、調(diào)試，因?yàn)檫@些bug經(jīng)常是難以再現(xiàn)的。
競(jìng)爭(zhēng)條件：
當(dāng)一個(gè)線程訪問一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的時(shí)候，另一個(gè)線程也訪問同一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這時(shí)就出現(xiàn)了競(jìng)爭(zhēng)條件——兩個(gè)線程（也可能是多個(gè)）競(jìng)爭(zhēng)對(duì)同一個(gè)資源的訪問。
當(dāng)其中一個(gè)線程處理到一部分的時(shí)候，另外的線程可能進(jìn)入了對(duì)同一數(shù)據(jù)的處理，而且出于調(diào)度的原因，它運(yùn)行的比前一個(gè)更快；這時(shí)，同樣的處理可能就出現(xiàn)了多次。
例如，一個(gè)代表任務(wù)列表的單向鏈表（隊(duì)列），一個(gè)線程從當(dāng)前元素中讀出了下一個(gè)任務(wù)，并發(fā)現(xiàn)下一個(gè)任務(wù)不是空，準(zhǔn)備將此一個(gè)任務(wù)置為NULL并執(zhí)行任務(wù)；這時(shí)，調(diào)度使得這個(gè)線程停下來，另一個(gè)線程也從當(dāng)前元素中讀出了下一個(gè)任務(wù)，當(dāng)然下個(gè)任務(wù)仍然不是空值，這個(gè)線程也將要執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)。這樣，在某些不幸的情況下，這個(gè)任務(wù)被執(zhí)行了兩次。
更為不幸的情況下，執(zhí)行任務(wù)的過程中線程被中斷，此時(shí)另一個(gè)線程釋放了任務(wù)的內(nèi)存，那么執(zhí)行中的線程會(huì)導(dǎo)致段錯(cuò)誤。
在比較“幸運(yùn)”的情況下，這些事情可能從來也不發(fā)生；但是當(dāng)程序運(yùn)行在負(fù)荷很高的系統(tǒng)中時(shí)，這個(gè)bug就會(huì)凸現(xiàn)出來。
互斥鎖：
為了排除競(jìng)爭(zhēng)條件的影響，應(yīng)該使一些操作變成“原子的”——這些操作既不能分割也不能中斷。
當(dāng)一個(gè)線程鎖定了互斥鎖后，其他線程也要求鎖定這個(gè)互斥鎖的時(shí)候，就會(huì)被阻塞；直到前面的線程解除鎖定后，其他線程才可以解除阻塞恢復(fù)運(yùn)行。
GNU/Linux保證線程在鎖定互斥鎖的過程中不會(huì)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)條件，只有一個(gè)線程可以鎖定互斥鎖，其他線程的鎖定請(qǐng)求都會(huì)被阻塞。
創(chuàng)建互斥鎖（Mutex），需要：
｀創(chuàng)建一個(gè)pthread_mutex_t類型的變量，將其指針傳入函數(shù)pthread_mutex_init中；該函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)是指向一個(gè)mutex屬性對(duì)象（這個(gè)對(duì)象用來指定mutex的屬性）的指針。mutex對(duì)象只能初始化一次。
｀更簡(jiǎn)單的辦法是，使用PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER來獲得默認(rèn)屬性的mutex對(duì)象：
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
使用mutex：
｀調(diào)用pthread_mutex_lock函數(shù)，如果mutex對(duì)象未被鎖定，則此函數(shù)立即返回；如果已被鎖定，則此函數(shù)阻塞此線程的執(zhí)行，直到mutex被解除鎖定。
｀每次解除鎖定后，只有一個(gè)線程可以解除阻塞恢復(fù)執(zhí)行，其他調(diào)用線程都會(huì)繼續(xù)阻塞。選定的解除阻塞的線程是不可預(yù)知的。
｀調(diào)用pthread_mutex_unlock函數(shù)，可以解除調(diào)用線程對(duì)mutex對(duì)象的鎖定。在鎖定mutex的線程中，必須調(diào)用此函數(shù)以解除鎖定。
mutex提供了解決競(jìng)爭(zhēng)條件的方案，但是它帶來了一種新的bug——死鎖（deadlock）。
所謂死鎖，就是說一個(gè)線程在等待永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生的條件。
一個(gè)簡(jiǎn)單的死鎖：一個(gè)線程鎖定它自己已經(jīng)鎖定的mutex。這時(shí)程序的表現(xiàn)依賴于mutex的類型：
｀快速排他鎖（fast mutex）——導(dǎo)致死鎖。
｀遞歸排他鎖（recursive mutex）——不導(dǎo)致死鎖。同一個(gè)線程可以安全的多次鎖定同一個(gè)已鎖定的mutex，但是鎖定的次數(shù)會(huì)被記錄下來，該線程還必須調(diào)用相應(yīng)次數(shù)的pthread_mutex_unlock才能真正解除對(duì)mutex的鎖定。
｀檢錯(cuò)排他鎖（error-checking mutex）——GNU/Linux視此操作為死鎖，但是對(duì)鎖定的mutex調(diào)用pthread_mutex_lock函數(shù)，函數(shù)立即返回錯(cuò)誤碼EDEADLK。
mutex的鎖定函數(shù)會(huì)阻塞，有時(shí)需要一個(gè)不阻塞就能知道m(xù)utex是否已鎖定的函數(shù)，以在發(fā)現(xiàn)mutex已鎖的情況下去完成其他工作并在以后再來檢查。這樣的函數(shù)是：
pthread_mutex_trylock
如果傳入的mutex已經(jīng)被其他線程鎖定，那么這個(gè)函數(shù)返回錯(cuò)誤碼EBUSY；如果未被鎖定，此函數(shù)會(huì)鎖定mutex，并返回0。這個(gè)函數(shù)不會(huì)阻塞。
|