- 临界资源:可以被多个执行流(线程或者叫轻量级进程)同是访问的(多个执行流共享的,比如:全局、堆等等);
- 临界区:访问这些临界资源的代码;
- 原子性:没有中间态,不做或者做完;
1.展示没有互斥的程序
1.1.一个购票系统,有5个线程在购票
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>int tickets=100;
void* thread_run(void* args)
{int tmp=*((int*)args);while(1){if(tickets>0)//购表{usleep(10000);tickets--;printf("我是%d线程,还剩%d\n",tmp,tickets);}else{printf("没票了\n");break;}}return (void*)0;
}
int main()
{pthread_t tid[5];for(int i=0;i<5;i++)//创建5个线程{int* t=new int(i);pthread_create(tid+i,NULL,thread_run,(void*)t);}for(int i=0;i<5;i++){pthread_join(tid[i],NULL);}return 0;
}
执行结果:不是每次都会产生这样的结果 ,把票购成负数了不合理
原理:
2.互斥
互斥整个过程:保持临界资源的原子性
pthread_mutex_t lock;//锁
pthread_mutex_init(&lock,NULL);//初始化
pthread_mutex_lock(&lock);//加锁
//临界区
pthread_mutex_unlock(&lock);//解锁
pthread_mutex_destroy(&lock);//删除锁
修改上面代码
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>pthread_mutex_t lk;//锁
int tickets=100;
void* thread_run(void* args)
{int tmp=*((int*)args);while(1){pthread_mutex_lock(&lk);//加锁if(tickets>0){usleep(10000);tickets--;printf("我是%d线程,还剩%d\n",tmp,tickets);}else{printf("没票了\n");pthread_mutex_unlock(&lk);//解锁break;}pthread_mutex_unlock(&lk);//解锁}return (void*)0;
}
int main()
{pthread_mutex_init(&lk,NULL);//初始化pthread_t tid[5];for(int i=0;i<5;i++){int* t=new int(i);pthread_create(tid+i,NULL,thread_run,(void*)t);}for(int i=0;i<5;i++){pthread_join(tid[i],NULL);}pthread_mutex_destroy(&lk);//删除锁return 0;
}
3.如何保证锁的原子性(互斥的原理)
为了实现互斥锁操作,大多数体系结构都提供了swap或exchange指令(汇编):作用是把寄存器和内存单元的数据相交换
过程:每一个线程调用lock,会先把自己上下文中关于锁的变量设为0,然后和使用一行代码(原子性)交换上下文的数据和锁的数据,锁的数据被换走变成0,其它线程来交换还是0,会挂起等待循环这个过程,直到换走数据的线程解锁为止;
如果交换走锁数据的线程时间片到了,被调度那么它也是抱着锁走的,其他线程还是不能执行临界资源