linux 读写锁 互斥锁
Linux 读写锁与互斥锁基础概念
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：
- 确保同一时间只有一个线程访问共享资源，防止数据竞争和不一致性。
类型：
- 二进制互斥锁（Binary Mutex）：只能锁定一次。
- 计数互斥锁（Counting Mutex）：可以锁定多次。
应用场景：
- 当需要对临界区进行严格保护时，如修改全局变量或访问共享内存。
示例代码：
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int shared_data = 0;
void* thread_func(void* arg) {
pthread_mutex_lock(&mutex);
shared_data++;
pthread_mutex_unlock(&mutex);
return NULL;
}
int main() {
pthread_t thread1, thread2;
pthread_create(&thread1, NULL, thread_func, NULL);
pthread_create(&thread2, NULL, thread_func, NULL);
pthread_join(thread1, NULL);
pthread_join(thread2, NULL);
printf("Shared data: %d\n", shared_data);
return 0;
}读写锁（Reader-Writer Lock）
读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入。这种锁适用于读操作远多于写操作的场景。
优势：
- 提高并发性能，允许多个读操作并行执行，减少线程阻塞。
类型：
- 公平读写锁：按照请求顺序分配锁。
- 非公平读写锁：不保证请求顺序，可能导致写线程饥饿。
应用场景：
- 当读操作远远多于写操作时，如缓存系统、配置文件读取等。
示例代码：
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;
int shared_data = 0;
void* reader(void* arg) {
pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
printf("Read: %d\n", shared_data);
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
return NULL;
}
void* writer(void* arg) {
pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
shared_data++;
printf("Write: %d\n", shared_data);
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
return NULL;
}
int main() {
pthread_t reader_thread1, reader_thread2, writer_thread;
pthread_create(&reader_thread1, NULL, reader, NULL);
pthread_create(&reader_thread2, NULL, reader, NULL);
pthread_create(&writer_thread, NULL, writer, NULL);
pthread_join(reader_thread1, NULL);
pthread_join(reader_thread2, NULL);
pthread_join(writer_thread, NULL);
return 0;
}遇到的问题及解决方法
问题：死锁（Deadlock）
当两个或多个线程互相等待对方释放资源时，就会发生死锁。
原因：
- 循环等待：线程A等待线程B释放资源，而线程B又在等待线程A释放资源。
- 持有并等待：线程持有至少一个资源，并等待获取其他线程持有的资源。
- 非抢占式分配：资源只能由持有它的线程主动释放。
解决方法：
- 避免循环等待： 使用资源分配图或层次锁策略。
- 持有并等待： 线程在开始执行前请求所有需要的资源。
- 使用超时机制： 在获取锁时设置超时，避免无限期等待。
示例代码（使用超时机制）：
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void* thread_func(void* arg) {
int result = pthread_mutex_trylock(&mutex);
if (result == 0) {
// 成功获取锁
pthread_mutex_unlock(&mutex);
} else if (result == EBUSY) {
// 锁已被占用，处理超时情况
printf("Failed to acquire lock, try again later.\n");
} else {
// 其他错误
perror("pthread_mutex_trylock");
}
return NULL;
}
int main() {
pthread_t thread1, thread2;
pthread_create(&thread1, NULL, thread_func, NULL);
pthread_create(&thread2, NULL, thread_func, NULL);
pthread_join(thread1, NULL);
pthread_join(thread2, NULL);
return 0;
}通过合理使用互斥锁和读写锁，并注意避免常见的并发问题，可以有效提高多线程程序的性能和稳定性。
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