clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &time);
tmp_time = localtime(&time.tv_sec);
strftime(s, sizeof(s), "%r", tmp_time);
printf("the time is now %s\n", s);
pthread_mutex_unlock(&mutex3);
}
int main()
{
pthread_t tid1;
pthread_t tid2;
pthread_t tid3;
/*测试pthread_mutex_lock和pthread_mutex_trylock*/
pthread_mutex_init(&mutex1, NULL);
pthread_mutex_init(&mutex2, NULL);
pthread_create(&tid1, NULL, thread1_start, NULL);
pthread_create(&tid2, NULL, thread2_start, NULL);
if (pthread_join(tid1, NULL) == 0)
{
pthread_mutex_destroy(&mutex1);
}
if (pthread_join(tid2, NULL) == 0)
{
pthread_mutex_destroy(&mutex2);
}
/*测试pthread_mutex_timedlock*/
pthread_mutex_init(&mutex3, NULL);
pthread_create(&tid3, NULL, thread3_start, NULL);
if (pthread_join(tid3, NULL) == 0)
{
pthread_mutex_destroy(&mutex3);
}
return 0;
}
3. 避免死锁
线程的死锁概念
线程间死锁,指的是线程间相互等待临界资源而造成彼此无法继续执行的现象。
产生死锁的四个必要条件
- 互斥条件:资源同时只能被一个线程使用,此时若有其他线程请求该资源,则请求线程必须等待
- 不可剥夺条件:线程获得的资源在未使用完毕前,不能被其他线程抢夺,只能由获得该资源的线程主动释放
- 请求与保持条件:线程已经至少得到了一个资源,但又提出了新的资源请求,而新的资源已被其他线程占有,此时请求线程被阻塞,但对自己已获得的资源保持不放
- 循环等待条件:存在一个资源等待环,环中每一个线程都占有下一个线程所需的至少一个资源
直观上看,循环等待条件似乎和死锁的定义一样,其实不然,因为死锁定义中的要求更为严格:
- 循环等待条件要求P(i+1)需要的资源,至少有一个来自P(i)即可
- 死锁定义要求P(i+1)需要的资源,由且仅由P(i)提供
如何避免死锁
- 所有线程以相同顺序加锁
- 给所有的临界资源分配一个唯一的序号,对应的线程锁也分配同样的序号,系统中的所有线程按照严格递增的次序请求资源
- 使用pthread_mutex_trylock尝试加锁,若失败就放弃上锁,同时释放已占有的锁
- 使用pthread_mutex_timedlock限时加锁,若超时就放弃上锁,同时释放已占有的锁
4. 条件变量
条件变量概念
- 条件变量是线程另一种可用的同步机制,它给多线程提供了一个回合的场所
- 条件变量本身需要由互斥锁保护,线程在改变条件之前必须先上锁,其他线程在获得互斥锁之前不会知道条件发生了改变
- 条件变量和互斥锁一起使用,可以使线程以无竞争的方式等待特定条件的发生
条件变量基本API
初始化与销毁
条件变量是用pthread_cond_t
数据类型表示的,和互斥锁类似,条件变量的初始化方法也有两种:
- 设置为常量
PTHREAD_COND_INITIALIZER
,只适用于静态分配的条件变量
- 调用
pthread_cond_init
函数,适用于静态分配和动态分配的条件变量
条件变量使用完以后,可以调用pthread_cond_destroy
进行销毁,同样的,如果是动态分配的条件变量,在释放内存前,该操作也是必须的。
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
//两个函数的返回值:成功返回0,失败返回错误编号
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, const pthread_condattr_t *attr);
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
其中,pthread_cond_init的第二个参数attr用于设置条件变量的属性,如果要使用默认属性,只需把attr设为NULL。
等待条件满足
//两个函数的返回值:成功返回0,失败返回错误编号
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *timeout);
可以调用pthread_cond_wait
函数等待条件满足,使用步骤如下,传递给函数的互斥锁对条件进行保护,在条件满足之前,调用线程将一直阻塞。
- 调用线程将锁住的互斥量传给pthread_cond_wait
- pthread_cond_wait自动把调用线程放到等待条件的线程列表上,然后对互斥锁解锁
- 当条件满足,pthread_cond_wait返回时,互斥锁再次被锁住
- pthread_cond_wait返回后,调用线程再对互斥锁解锁
pthread_cond_timedwait
是一个限时等待条件满足的函数,如果发生超时时条件还没满足,pthread_cond_timedwait将重新对互斥锁上锁,然后返回ETIMEDOUT
错误。
注意:当条件满足从pthread_cond_wait和pthread_cond_timedwait返回时,调用线程必须重新计算条件,因为另一个线程可能已经在运行并改变了条件。
给线程发信号
有两个函数可以用于通知线程条件已经满足:
pthread_cond_signal
至少能唤醒一个等待该条件的线程
pthread_cond_broadcast
可以唤醒等待该条件的所有线程
//两个函数的返回值:成功返回0,失败返回错误编号
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
在调用上面两个函数时,我们说这是在给线程发信号,注意,一定要先获取互斥锁,再改变条件,然后给线程发信号,最后再对互斥锁解锁。
示例代码
/*
* 结合使用条件变量和互斥锁进行线程同步
*/
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
static pthread