- 互斥锁
lock_the_mutex(...);
临界区
unlock_the_mutex(...);
互斥锁通常用于保护由多个线程或多个进程共享的共享数据(Share Data)
互斥锁是用在多线程多任务互斥的,一个线程占用了某一个资源,那么别的线程就无法访问,直到这个线程unlock,其他的线程才开始可以利用这 个资源。比如对全局变量的访问,有时要加锁,操作完了,再解锁。
A线程的临界区中的逻辑一次性执行完再解锁,其它线程在A线程解锁前没有办法拿到锁,无法执行。目的是防止出现A线程中临界区中的逻辑执行到一半的时候,其它线程打断A线程执行,之后再执行剩余的部分(其它线程不能拿到锁,所以阻塞)。
#include <pthread.h>
static pthread_mutex_t alock; //定义锁
pthread_mutex_init(&alock, (const pthread_mutexattr_t *) NULL); //初始化锁
pthread_mutex_lock(&alock); //加锁, 若不能立刻获得锁, 将阻塞在这里。
……..
pthread_mutex_unlock(&alock); //解锁
2. 条件变量
条件变量的使用必须有互斥锁配合。发送信号与等待信号。互斥锁用于上锁,条件变量则用于等待。一般来说,在一个进程/线程中调用pthread_cond_wait(..)等待某个条件的成立,此时该进程阻塞在这里,另外一个进程/线程进行某种操作,当某种条件成立时,调用pthread_cond_signal(...)来发送信号,从而使pthread_cond_wait(...)开始执行。此处要注意的是,这里所谈到的信号,不是系统级别的SIGXXXX信号,只是用信号这个词语更容易理解。条件变量与信号量更接近或者就可以认为是信号量。
一个进程/线程要等到临界区的共享数据达到某种状态时再进行某种操作,而这个状态的成立,则是由另外一个进程/线程来完成后发送信号来通知的。
其实想一想,pthread_cond_wait函数也可以用一个while死循环来等待条件的成立,但要注意的是,使用while死循环会严重消耗CPU,而
pthread_cond_wait则是采用线程睡眠的方式,它是一种等待模式,而不是一直的检查模式。
总的来说,给条件变量发送信号的代码大体如下:
pthread_mutex_lock(&mutex);
设置条件为真
pthread_mutex_unlock(&mutex);
pthread_cond_signal(&cond); //发送信号
等待条件并进入睡眠以等待条件变为真的代码大体如下:
pthread_mutex_lock(&mutex);
while(条件为假)
pthread_cond_wait(&cond,&mutex); //等待信号, wait必须放在lock和unlock之间
执行某种操作
pthread_mutex_unlock(&mutex);
在这里需要注意的是,pthread_cond_wait(&cond,&mutex)是一个原子操作,当它执行时,首先对mutex解锁,这样另外的线程才能得到锁来修改条件,pthread_cond_wait执行时会有一个先解锁的动作,执行完最后加锁。
使用举例:
#include <pthread.h>
static pthread_mutex_t alock; //定义互斥锁
static pthread_cond_t acond; //定义信号量
pthread_mutex_init(&alock, (const pthread_mutexattr_t *) NULL); //初始化锁
pthread_cond_init(&acond, (const pthread_condattr_t *) NULL); //初始化条件变量
pthread_mutex_lock(&alock);
……
pthread_cond_signal(&acond); //线程A中发送信号
…….
pthread_mutex_unlock(&alock);
struct timeval now;
struct timespec outtime;
int timeout_ms = 20;
int nsec;
gettimeofday(&now, NULL);
nsec = now.tv_usec * 1000 + (timeout_ms % 1000) * 1000000;
outtime.tv_sec = now.tv_sec + nsec/1000000000 + timeout_ms/1000;
outtime.tv_nsec = nsec % 1000000000;
pthread_mutex_lock(&alock);
//ret = pthread_cond_timedwait(&acond, &alock, &outtime); //线程B中等待信号,signal发送信号之前,一直阻塞在这里,如果过了20ms signal还没有发信号, 则开始执行,不再等待, 本质上加了一个超时检测。
ret = pthread_cond_wait(&acond, &alock); //线程B中等待信号,signal发送信号之前,一直阻塞在这里。
if (ret != 0) {
ALOGE("%s: failed cond ! %d\n", __func__, ret);
}
pthread_mutex_unlock(&alock);
3. 信号量
作用: 保证线程或进程间的同步
信号量用在多线程多任务同步的,一个线程完成了某一个动作就通过信号量告诉别的线程,别的线程再进行某些动作。
#include <semaphore.h> //头文件
……
static sem_t sem_sync; //定义变量
…….
sem_init(&sem_sync, 0, 0); //初始化
……
sem_post(&sem_sync); //线程A发送信号量
…….
sem_wait(&sem_sync); //线程B等待信号量, post信号之前一直阻塞在这里