多線程安全訪問共享資源（互斥）

概念

1.多個執行流進行安全訪問的共享資源——臨界資源
2.多個執行流中，訪問臨界資源的代碼——臨界區--往往是線程代碼的很小一部分
3.想讓多個線程串行訪問共享資源——互斥
4.對一個資源進行訪問的時候，要么不做，要么做完——原子性

解決方案：

解決方案：加鎖

互斥鎖pthread_mutex_t確保同一時間只有一個線程能進入臨界區

一、POSIX線程庫（pthread）互斥鎖（Mutex）接口

函數接口	功能描述	參數與返回值
`pthread_mutex_init`	初始化互斥鎖	- 參數：`pthread_mutex_t mutex`（鎖對象）、`const pthread_mutexattr_t attr`（屬性，通常為`NULL`） - 返回值：成功返回`0`，失敗返回錯誤碼。
`pthread_mutex_destroy`	銷毀互斥鎖（釋放資源）	- 參數：`pthread_mutex_t *mutex`（已初始化的鎖對象） - 返回值：成功返回`0`，失敗返回錯誤碼。
`pthread_mutex_lock`	加鎖（阻塞式）：若鎖已被占用，當前線程會阻塞等待	- 參數：`pthread_mutex_t *mutex` - 返回值：成功返回`0`，失敗返回錯誤碼（如被信號中斷返回`EINTR`）。
`pthread_mutex_trylock`	嘗試加鎖（非阻塞式）：若鎖已被占用，立即返回失敗，不阻塞	- 參數：`pthread_mutex_t *mutex` - 返回值：成功返回`0`，失敗返回`EBUSY`（鎖被占用）或其他錯誤碼。
`pthread_mutex_unlock`	解鎖：釋放鎖，喚醒等待隊列中的一個線程	- 參數：`pthread_mutex_t *mutex` - 返回值：成功返回`0`，失敗返回錯誤碼（如未加鎖時解鎖返回`EPERM`）。

二、C++標準庫（）基礎互斥鎖類

類名	功能描述	核心成員函數
`std::mutex`	基礎互斥鎖（不可遞歸，同一線程不能重復加鎖）	- `lock()`：加鎖（阻塞） - `try_lock()`：嘗試加鎖（非阻塞，成功返回`true`） - `unlock()`：解鎖
`std::recursive_mutex`	遞歸互斥鎖：允許同一線程多次加鎖（需對應次數的解鎖）	同`std::mutex`，但支持同一線程重復`lock()`（次數不超過實現限制）
`std::timed_mutex`	帶超時的互斥鎖：支持在指定時間內嘗試加鎖	增加`try_lock_for(std::chrono::duration)`和`try_lock_until(std::chrono::time_point)`

如果鎖是局部的需要用pthread_mutex_destroy與int pthread_mutex_init來創建和銷毀，如果是全局或者靜態的，則直接用pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;進行初始化

code：

Mutex.hpp:

#pragma once
#include<pthread.h>
class Mutex{
public:
    Mutex(const pthread_mutex_t &mtx):mtx_(mtx){
        pthread_mutex_lock(&mtx_);
    }
    ~Mutex(){
        pthread_mutex_unlock(&mtx_);
    }
private:
    pthread_mutex_t mtx_;
};

main:

#include<iostream>
#include<vector>
#include<cstdio>
#include<unistd.h>
#include<cassert>
#include "Mutex.hpp"
int tickets=10000;
pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
class ThreadData{
public:
    pthread_t m_tid;
    char m_buffer[64];
};
void *getTicket(void *args){
    ThreadData* td=static_cast<ThreadData*>(args);
    long long getnum=0;
    while(true){
        {
            Mutex m(mutex);
            usleep(1254);
            if(tickets>0){
                std::cout<<td->m_buffer<<" : 還剩票數 "<<tickets<<std::endl;
                tickets--;
                getnum++;
            }
            else{
                break;
            }
        }
    }
    return (void*)getnum;
}

int main(){
    std::vector<ThreadData*> tds;
#define NUM 10
    for(int i=1;i<=NUM;i++){
        ThreadData *td=new ThreadData;
        snprintf(td->m_buffer,sizeof(td->m_buffer),"thread[%d]",i);
        int n=pthread_create(&td->m_tid,nullptr,getTicket,(void*)td);
        assert(n==0);
        (void)n;
        tds.push_back(std::move(td));
    }
    for(int i=0;i<(int)tds.size();i++){
        long long ret;
        int n=pthread_join(tds[i]->m_tid,(void**)&ret);
        assert(n==0);
        (void)n;
        std::cout<<tds[i]->m_buffer<<"獲得票數："<<ret<<std::endl;
        delete tds[i];
    }

}

posted @ 2025-11-03 15:28 xdhking 閱讀(8) 評論(0) 收藏舉報

刷新頁面返回頂部

xdhking