Linux多线程互斥锁-Toy模板网

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引言

在 Linux 编程中，多线程是一种常见的并发编程模型。为了保证多线程之间的数据同步和互斥访问，pthread_mutex（互斥锁）是一个重要的工具。本文将深入探讨 pthread_mutex 的底层实现原理、函数原型，并提供详细的使用方法和一个完整的实际案例。

概述

pthread_mutex 是 Linux 线程库（pthread）提供的一种线程同步机制，用于保护共享资源的访问。它提供了互斥锁的功能，确保同一时间只有一个线程可以访问被保护的资源。

实现原理

pthread_mutex 的底层实现基于操作系统提供的原子操作和底层同步机制，如自旋锁、互斥量等。

pthread_mutex 函数原型

下面是几个常用的函数及其原型

# 初始化互斥锁
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *attr);


# 销毁互斥锁
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);


# 加锁，如果互斥锁已被其他线程占用，则阻塞等待
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);


# 尝试加锁，如果互斥锁已被其他线程占用，则立即返回错误码
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);


# 解锁
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

实际案例

下面是一个使用 pthread_mutex 实现多线程文件读写的案例，代码如下

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>


pthread_mutex_t mutex;
FILE *file;


void* write_thread(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    file = fopen("data.txt", "a");
    if (file) {
        fprintf(file, "Hello, World!\n");
        printf("write over.\n");
        fclose(file);
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}


void* read_thread(void* arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    file = fopen("data.txt", "r");
    if (file) {
        char buffer[256];
        while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file)) {
            printf("%s", buffer);
        }
        fclose(file);
    }
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}


int main() {
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);


    pthread_t write_tid, read_tid;
    pthread_create(&write_tid, NULL, write_thread, NULL);
    pthread_create(&read_tid, NULL, read_thread, NULL);


    pthread_join(write_tid, NULL);
    pthread_join(read_tid, NULL);


    pthread_mutex_destroy(&mutex);


    return 0;
}

在主函数中，首先初始化互斥锁，然后创建写入线程和读取线程，并使用 pthread_join 函数等待线程的结束，最后销毁互斥锁。我们使用互斥锁 pthread_mutex 来保护文件的读写操作，确保同一时间只有一个线程可以访问文件。写线程使用互斥锁加锁，写入数据后解锁。读线程同样使用互斥锁加锁、读取数据后解锁。

最后来编译执行一下