互斥锁 pthread_mutex_t封装与使用方法

pthread_mutex_t封装

POSIX 线程(linux) 文档
http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/theme/posix_thread/

常常需要使用pthread_mutex线程同步，每次都要使用pthread_mutex_init, pthread_mutex_lock, pthread_unlock, pthread_mutex_destroy这几个函数，干脆封装一下，以便以后重用。

//Mutex.cpp
#include <pthread.h>
#include <iostream>
using namespace std;

class ThreadMutex
{
public:
    ThreadMutex()
    {
        pthread_mutex_init(&mtx, NULL);
    }
    
    ~ThreadMutex()
    {
        pthread_mutex_destroy( &mtx );
    }
    
    inline void Lock()
    {
        pthread_mutex_lock( &mtx );
    }
    
    inline void UnLock()
    {
        pthread_mutex_unlock( &mtx );
    }
    
private:
    pthread_mutex_t mtx;
};                                                            

//以下为测试用例
ThreadMutex g_Mutex;

void *PrintMsg(void *lpPara)
{
    char *msg = (char *)lpPara;

    g_Mutex.Lock();

    for(int i=0; i< 5; i++ )
    {
        cout << msg << endl;
        sleep( 1 );
    }

    g_Mutex.UnLock();

    return NULL;
}

int main()
{
    pthread_t t1,t2;

    //创建两个工作线程，第1个线程打印10个1，第2个线程打印10个2。
    pthread_create( &t1, NULL, &PrintMsg, (void *)"First print thread" );       
    pthread_create( &t2, NULL, &PrintMsg, (void *)"Second print thread" );        

    //等待线程结束                                             
    pthread_join( t1, NULL);                               
    pthread_join( t2, NULL);                               

    return 0;                                             
}    

通过g++ -o Mutex Mutex.cpp -lpthread编译。

互斥锁pthread_mutex_t的使用  

1. 互斥锁创建
        有两种方法创建互斥锁，静态方式和动态方式。POSIX定义了一个宏PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER来静态初始化互斥锁，方法如下：

              pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

              在LinuxThreads实现中，pthread_mutex_t是一个结构，而PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER则是一个结构常量。

　　动态方式是采用pthread_mutex_init()函数来初始化互斥锁，API定义如下：

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr)

其中mutexattr用于指定互斥锁属性（见下），如果为NULL则使用缺省属性。

　　pthread_mutex_destroy ()用于注销一个互斥锁，API定义如下：

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex)

销毁一个互斥锁即意味着释放它所占用的资源，且要求锁当前处于开放状态。由于在Linux中，互斥锁并不占用任何资源，因此LinuxThreads中的 pthread_mutex_destroy()除了检查锁状态以外（锁定状态则返回EBUSY）没有其他动作。

　　2． 互斥锁属性

　　互斥锁的属性在创建锁的时候指定，在LinuxThreads实现中仅有一个锁类型属性，不同的锁类型在试图对一个已经被锁定的互斥锁加锁时表现不同。当前（glibc2.2.3,linuxthreads0.9）有四个值可供选择：

　　* PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP，这是缺省值，也就是普通锁。当一个线程加锁以后，其余请求锁的线程将形成一个等待队列，并在解锁后按优先级获得锁。这种锁策略保证了资源分配的公平性。

　　* PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP，嵌套锁，允许同一个线程对同一个锁成功获得多次，并通过多次unlock解锁。如果是不同线程请求，则在加锁线程解锁时重新竞争。

　　* PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP，检错锁，如果同一个线程请求同一个锁，则返回EDEADLK，否则与PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP类型动作相同。这样就保证当不允许多次加锁时不会出现最简单情况下的死锁。

　　* PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP，适应锁，动作最简单的锁类型，仅等待解锁后重新竞争。

　　3． 锁操作

　　锁操作主要包括加锁 pthread_mutex_lock()、解锁pthread_mutex_unlock()和测试加锁 pthread_mutex_trylock()三个，不论哪种类型的锁，都不可能被两个不同的线程同时得到，而必须等待解锁。对于普通锁和适应锁类型， 解锁者可以是同进程内任何线程；而检错锁则必须由加锁者解锁才有效，否则返回EPERM；对于嵌套锁，文档和实现要求必须由加锁者解锁，但实验结果表明并 没有这种限制，这个不同目前还没有得到解释。在同一进程中的线程，如果加锁后没有解锁，则任何其他线程都无法再获得锁。

　　int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex)

　　int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex)

　　int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex)

　　pthread_mutex_trylock()语义与pthread_mutex_lock()类似，不同的是在锁已经被占据时返回EBUSY而不是挂起等待。