互斥锁的使用（学习笔记）

在我们上一章节学习了多线程，我们可以得知在一个进程里，主控线程，与多个子线程共享资源（比如全局变量），但是，我们发现有弊端，它们都可以修改共享资源里面的数据，并且运行无先后顺序。

因此、同步和互斥就是用于解决这两个问题的。

一、什么是同步、什么是互斥？

互斥:
一个公共资源同一时刻只能被一个进程或线程使用，多个进程或线程不能同时使用公共资源。具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。

同步:
两个或两个以上的进程或线程在运行过程中协同步调，按预定的先后次序运行。

同步就是在互斥的基础上有顺序。

POSIX标准中进程和线程同步和互斥的方法,主要有信号量和互斥锁两种方式。

二、互斥锁

2.1互斥锁的概念

mutex是一种简单的加锁的方法来控制对共享资源的访问，mutex只有两种状态,

即上锁(lock)和解锁(unlock)。

在访问该资源前，首先应申请mutex，

如果mutex处于unlock状态，则会申请到mutex并立即lock；
如果mutex处于lock状态，则默认阻塞申请者。
unlock（解锁）操作应该由lock者进行。

2.2互斥锁的操作

第一步：初始化互斥锁

mutex用 pthread_mutex_t 数据类型表示，在使用互斥锁前,必须先对它进行初始化

初始化互斥锁有两个种方法：

一种静态分配互斥锁

一种动态分配互斥锁（常用）

1）静态分配的互斥锁：
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
2）动态分配互斥锁（常用）:
pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

在所有使用过此互斥锁的线程都不再需要使用时候，应调用pthread_mutex_destroy销毁
互斥锁。

三、互斥锁各函数

3.1初始化互斥锁

头文件

#include <pthread.h>
函数

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr);
功能：

初始化一个互斥锁
参数：

mutex：指定的互斥锁
mutexattr：互斥锁的属性，为NULL表示默认属性
返回值：
成功：0

3.2、互斥锁上锁（阻塞等待）常用

头文件：

#include <pthread.h>
函数：

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
功能：

对互斥锁上锁，若已经上锁，则调用者一直阻塞到互斥锁解锁
参数：
mutex：指定的互斥锁
返回值：

成功：0
失败：非0

3.3 互斥锁上锁（非阻塞等待）只需了解

头文件：

#include <pthread.h>
函数：

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
功能：

对互斥锁上锁，若已经上锁，则上锁失败，函数立即返回。
参数：
mutex：互斥锁地址。
返回值：
成功：0
失败：非0

3.4、互斥锁解锁

头文件

#include <pthread.h>
函数：

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t * mutex);
功能：

对指定的互斥锁解锁。
参数：
mutex：互斥锁地址。
返回值：
成功：0
失败：非0

3.5、销毁互斥锁

头文件

#include <pthread.h>
函数：

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
功能：

销毁指定的一个互斥锁。
参数：
mutex：互斥锁地址。
返回值：

成功：0
失败：非0。

四、案例：有两张银行卡，一张是主卡，另外一张副卡，都去取钱。

#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
#include<stdlib.h>
#include <unistd.h>int money=10000;      //卡一共有10000元pthread_mutex_t mymutex;void *pthread_fun1(void *arg)
{int getmoney;      //实际取的钱int yu_er;         //卡余额int withdraw=4800; //预先想取的钱数pthread_mutex_lock(&mymutex);printf("张三使用主卡去取钱 \n");sleep(1);printf("张三正在取钱 \n");if(money < withdraw){getmoney=0;yu_er =money;}else if(money >= withdraw){getmoney=withdraw;yu_er=money-withdraw;}      money = yu_er;sleep(1);printf("张三预先想取%d元 实际取了%d元 卡里余额%d元\n",withdraw,getmoney,yu_er);pthread_mutex_unlock(&mymutex);
}void *pthread_fun2(void *arg)
{int getmoney;       //实际取的钱int yu_er;          //卡余额int withdraw1=2800;  //预先想取的钱数pthread_mutex_lock(&mymutex);printf("李四使用副卡去取钱 \n");sleep(1);printf("李四正在取钱 \n");if(money < withdraw1){getmoney=0;yu_er =money;}else if(money >= withdraw1){getmoney=withdraw1;yu_er=money-withdraw1;}      money = yu_er;
sleep(1);
printf("李四预先想取 %d元 实际取了%d元 卡里余额%d元\n",withdraw1,getmoney,yu_er);pthread_mutex_unlock(&mymutex);
}
int main()
{ int ret1;int ret2;pthread_t pthread1;pthread_t pthread2;pthread_mutex_init(&mymutex,NULL);if((ret1=pthread_create(&pthread1,NULL,pthread_fun1,NULL))!=0){           perror("fail to pthread_create1");exit(1); }if((ret2=pthread_create(&pthread2,NULL,pthread_fun2,NULL))!=0){           perror("fail to pthread_create2");exit(1); } if(pthread_join(pthread1,NULL)!=0){perror("fail to pthread_join1");exit(1);}         if(pthread_join(pthread2,NULL)!=0){perror("fail to pthread_join2");exit(1);}pthread_mutex_destroy(&mymutex);return 0;}

运行结果

张三使用主卡去取钱
张三正在取钱
张三预先想取4800元实际取了4800元卡里余额5200元
李四使用副卡去取钱
李四正在取钱
李四预先想取 2800元实际取了2800元卡里余额2400元

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因此、同步和互斥就是用于解决这两个问题的。

一、什么是同步、什么是互斥？

二、互斥锁

2.1互斥锁的概念

2.2互斥锁的操作

三、互斥锁各函数

3.1初始化互斥锁

3.2、互斥锁上锁（阻塞等待）常用

3.3 互斥锁上锁（非阻塞等待）只需了解

3.4、互斥锁解锁

3.5、销毁互斥锁

四、案例：有两张银行卡，一张是主卡，另外一张副卡，都去取钱。

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2.1互斥锁的概念

2.2互斥锁的操作

三、互斥锁各函数

3.1初始化互斥锁

3.2、互斥锁上锁（阻塞等待）常用

3.3 互斥锁上锁（非阻塞等待）只需了解

3.4、互斥锁解锁

3.5、销毁互斥锁

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