Linux：互斥

目录

一、互斥概念

二、互斥的使用函数

三、互斥的底层原理

一、互斥概念

        互斥，全称是线程互斥，互斥是一套解决方案，用来保护临界资源。一般在多线程的代码中，要使用互斥这套解决方案来保护临界资源。

        主要从代码的角度理解互斥，下面的代码背景：多线程代码，有4个线程在其函数中访问了临界资源，现在用互斥来保护临界资源。

二、互斥的使用函数

man pthread_mutex_init

        pthread_mutex_t 等于定义一把互斥锁。定义互斥锁有两种情况，

• 如果打算将互斥锁定义成全局或者静态的，则执行这条代码即可。

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

//1.定义全局互斥锁
pthread_mutex_t g_mutex= PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void route(ThreadData* td)
{
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&g_mutex);
        if(td->_tick>0)
        {
            usleep(1000);
            printf("%s running,can get only tick:%d\n",td->_name.c_str(),td->_tick);
            td->_tick--;
            pthread_mutex_unlock(&g_mutex);
            td->_total++;
        }
        else{
            pthread_mutex_unlock(&g_mutex);

            break;
        }

    }

}

• 如果打算将互斥锁定义在局部，则需要使用相关接口初始化和销毁。

• 更优雅的做法，把上锁和解锁做封装，交给类来做。

//3.RAII风格的加锁、解锁
void route(ThreadData* td)
{
    while(1)
    {
        //在循环内创建一个类 临时对象，出循环销毁，调用析构函数，同时解锁
        Lock lock(&td->_mutex);
        if(td->_tick>0)
        {
            usleep(1000);
            printf("%s running,can get only tick:%d\n",td->_name.c_str(),td->_tick);
            td->_tick--;
            td->_total++;
        }
        else{
           
            break;
        }

    }
}

三、互斥的底层原理

• 为什么互斥锁能解决共享资源被多个线程访问的问题。

1.多线程本质是在并行运行程序，临界资源即共享资源，临界区即访问临界资源的代码，而保护共享资源，其实就是想办法在把临界区的代码变成多线程在串行访问。

2.专业来说，就是要求，临界区的代码要具备原子性，即要么还没开始做，要么已经完成。

3.在cpu执行代码的角度来看，要求临界区代码转成汇编后，只需一个时钟周期即可完成。

4.显然，临界区的代码，不可能只是一句汇编。

5.因此，有了互斥锁的设计，只需保证申请锁的过程是原子性的即可，让其他线程卡在申请锁这个语句即可。

• 底层汇编

        上锁的过程，在转成汇编语句后，就是上面这几句汇编语言，其中最重要的一句就是xchgb语句，这个语句就是原子的，交换寄存器和内存中的值，而内存中的这个值代表着锁，寄存器的值却是0。

        这个过程其实是这样的：内存中定义锁后，线程1执行xchgb后，意味着线程1申请到了锁，也意味着线程1 把临界资源上了锁，此时如果发生线程切换，线程2执行xchgb后，因为内存中已经没有了锁这个资源，所以后面的条件语句线程2也就无法执行。

        这就是互斥锁的最底层实现原理。