Linux——线程三（互斥量）

我们都知道每个线程都有自己独立的栈空间，自己使用的变量地址也在栈空间内。但是有时候，线程访问的变量都需要线程共享，这些变量称为共享变量，通过数据共享完成线程之间的交互。
我们在进程中了解到，多个进程同时访问一个共享变量的时候，会引发很多问题。所以进程之间需要访问共享变量的时候，需要互斥。

而对应的，我们线程访问共享变量，也需要这样的互斥操作。

我们从一个卖票系统看看，如果没有使用互斥相关操作，看看会出现什么样的结果。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>

int ticket = 4;        //票的总数

void *rout(void *arg)
{
    char *id = (char *)arg;
    while(1)
    {
        if(ticket > 0)
        {
            usleep(1000);
            printf("%s sell ticket:%d \n",id,ticket);
            ticket--;

        }
        else
        {
            break;
        }
    }
}

int main()
{
    pthread_t tid1,tid2,tid3;

    pthread_create(&tid1,NULL,rout,"thread1");
    pthread_create(&tid2,NULL,rout,"thread2");
    pthread_create(&tid3,NULL,rout,"thread3");

    pthread_join(tid1,NULL);
    pthread_join(tid1,NULL);
    pthread_join(tid1,NULL);

    return 0;
}

看一下运行结果：
这里写图片描述

很明显，运行的结果显示，不符合我们预期的效果。

我们的票数为4张，但是可以看到最后thread2 都卖到了 -1 张票了，这是不符合实际的问题的结果。

由于ticket 是全局变量，每个线程都可以访问到它，每个线程都在可能切换到运行状态，在线程函数里，出现了usleep（）等待，这时候系统可能切换到另一个进程中，又卖出了一张票，等该线程的运行时间到了后，再返回原来线程的时候，还继续对票数减一了。这就导致了程序的不符合实际性。

我们应该怎么解决这个问题呢？
1.代码必须要有互斥行为，当代码进入临界区执行时，不允许其他线程进入该临界区。
2.如果多个线程同时要求执行临界区的代码，并且临界区没有线程在执行时，那么只允许一个线程进入该临界区。
3.如果线程不在临界区中执行，那么该线程不能阻止其他线程进入到临界区。

这就是给临界区上了一把锁。 Linux上提供的这边锁叫做互斥量。

我们还可以这样定义互斥量：
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER ;

这样定义的互斥量不需要进行初始化和删除，系统会自动的初始化和删除。

互斥量：
1.定义一个互斥量  pthread_mutex_t mutex

2.初始化信号量 pthread_mutex_init(&mutex,NULL);  //初始化成1

3.上锁 pthread_mutex_lock(&mutex);
        1->0,返回
        0   ，等待


4.销毁 pthread_mutex_destroy(&mutex);

这样我们改进一下我们的买票系统：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>

int ticket = 4;

//pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

pthread_mutex_t mutex;     //定义互斥量

void *rout(void *arg)
{
    char *id = (char *)arg;
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);                     //上锁
        if(ticket > 0)
        {
            usleep(1000);
            printf("%s sell ticket:%d \n",id,ticket);
            ticket--;
            pthread_mutex_unlock(&mutex);            //解锁
        }
        else
        {
            pthread_mutex_unlock(&mutex);            //解锁
            break;
        }
    }
}

int main()
{
    pthread_t tid1,tid2,tid3;
    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);            //初始化互斥量

    pthread_create(&tid1,NULL,rout,"thread1");
    pthread_create(&tid2,NULL,rout,"thread2");
    pthread_create(&tid3,NULL,rout,"thread3");

    pthread_join(tid1,NULL);
    pthread_join(tid1,NULL);
    pthread_join(tid1,NULL);

    pthread_mutex_destroy(&mutex);                //销毁互斥量

    return 0;
}

运行结果图：
这里写图片描述

添加了互斥量过后，该系统的买票结果与我们的预想效果一样。

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