linux 互斥锁 信号量
Linux 互斥锁与信号量的基础概念
互斥锁（Mutex）
互斥锁是一种同步机制，用于保护共享资源不被多个线程同时访问。当一个线程获得互斥锁时，其他试图获得该锁的线程将被阻塞，直到锁被释放。
优势：
- 确保共享资源的互斥访问，防止数据竞争。
- 实现简单，易于理解和使用。
类型：
- 静态互斥锁：在编译时初始化。
- 动态互斥锁：在运行时动态创建。
应用场景：
- 多线程编程中保护临界区。
- 多进程环境中同步共享资源。
信号量（Semaphore）
信号量是一种计数器，用于控制多个线程或进程对共享资源的访问。它可以用来实现互斥锁，也可以用来控制对一组资源的访问。
优势：
- 可以控制对多个资源的访问。
- 支持更复杂的同步场景。
类型：
- 二值信号量：类似于互斥锁，只能取0或1。
- 计数信号量：可以取大于1的值，用于控制对一组资源的访问。
应用场景：
- 实现资源池管理。
- 控制并发访问的数量。
示例代码
互斥锁示例
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
pthread_mutex_t mutex;
int shared_data = 0;
void* thread_func(void* arg) {
pthread_mutex_lock(&mutex);
shared_data++;
printf("Thread %ld: shared_data = %d\n", (long)arg, shared_data);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
return NULL;
}
int main() {
pthread_t threads[5];
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
for (long i = 0; i < 5; ++i) {
pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, (void*)i);
}
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
pthread_join(threads[i], NULL);
}
pthread_mutex_destroy(&mutex);
return 0;
}信号量示例
#include <semaphore.h>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
sem_t sem;
int shared_data = 0;
void* thread_func(void* arg) {
sem_wait(&sem);
shared_data++;
printf("Thread %ld: shared_data = %d\n", (long)arg, shared_data);
sem_post(&sem);
return NULL;
}
int main() {
pthread_t threads[5];
sem_init(&sem, 0, 1); // Initialize semaphore with value 1
for (long i = 0; i < 5; ++i) {
pthread_create(&threads[i], NULL, thread_func, (void*)i);
}
for (int i = 0; i < 5; ++i) {
pthread_join(threads[i], NULL);
}
sem_destroy(&sem);
return 0;
}常见问题及解决方法
1. 死锁（Deadlock）
原因：
- 多个线程互相等待对方释放资源。
解决方法：
- 确保所有线程以相同的顺序获取锁。
- 使用超时机制，避免无限等待。
2. 饥饿（Starvation）
原因：
- 某些线程长时间无法获得所需的资源。
解决方法：
- 使用公平锁，确保每个线程都有机会获得资源。
- 调整线程优先级，避免低优先级线程被忽视。
3. 性能问题
原因：
- 过多的锁操作导致性能下降。
解决方法：
- 减少锁的粒度，只在必要时加锁。
- 使用读写锁（如
pthread_rwlock_t），允许多个读操作并发执行。
通过以上方法，可以有效管理和优化Linux环境中的互斥锁和信号量使用。
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