在Linux中，mutex是一种用于多线程编程的同步机制，用于保护共享资源，防止多个线程同时访问或修改这些资源，从而避免竞态条件的发生。mutex 是“mutual exclusion”的缩写，意为“互斥”。
1. Mutex 的基本概念
- 互斥锁：
mutex是一种锁机制，用于确保在任何时刻只有一个线程可以访问共享资源。当一个线程持有mutex时，其他试图获取该mutex的线程将被阻塞，直到持有mutex的线程释放它。 - 临界区：被
mutex保护的代码段称为“临界区”。在临界区内，线程可以安全地访问共享资源，而不会被其他线程干扰。
2. Linux 中的 Mutex 实现
在Linux中，mutex 通常通过 POSIX 线程库来实现。pthread 提供了一组函数来创建、初始化、锁定、解锁和销毁 mutex。
2.1 创建和初始化 Mutex
在使用 mutex 之前，需要先创建并初始化它。可以使用 pthread_mutex_init 函数来初始化一个 mutex。
#include <pthread.h>pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; // 静态初始化// 或者动态初始化
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *attr);
pthread_mutex_t是mutex的类型。PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER是用于静态初始化mutex的宏。pthread_mutex_init用于动态初始化mutex，attr参数可以用来设置mutex的属性（如类型、优先级等），通常可以传入NULL使用默认属性。
2.2 锁定 Mutex
线程在进入临界区之前需要先锁定 mutex，以确保没有其他线程同时进入临界区。可以使用 pthread_mutex_lock 函数来锁定 mutex。
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
- 如果
mutex已经被其他线程锁定，调用pthread_mutex_lock的线程将被阻塞，直到mutex被解锁。
2.3 解锁 Mutex
线程在退出临界区之后需要解锁 mutex，以允许其他线程进入临界区。可以使用 pthread_mutex_unlock 函数来解锁 mutex。
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
2.4 销毁 Mutex
当 mutex 不再需要时，应该销毁它以释放相关资源。可以使用 pthread_mutex_destroy 函数来销毁 mutex。
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
- 销毁
mutex之前，必须确保没有线程持有该mutex。
3. Mutex 的使用示例
以下是一个多线程程序，使用 mutex 来保护共享资源。
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>int shared_data = 0;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void* thread_function(void* arg) {for (int i = 0; i < 100000; i++) {pthread_mutex_lock(&mutex); // 锁定 mutexshared_data++; // 修改共享资源pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁 mutex}return NULL;
}int main() {pthread_t thread1, thread2;pthread_create(&thread1, NULL, thread_function, NULL);pthread_create(&thread2, NULL, thread_function, NULL);pthread_join(thread1, NULL);pthread_join(thread2, NULL);printf("Shared data: %d\n", shared_data);pthread_mutex_destroy(&mutex); // 销毁 mutexreturn 0;
}
在这个示例中，两个线程同时递增 shared_data 变量。由于 shared_data 是共享资源，因此使用 mutex 来保护它，确保每次只有一个线程可以修改 shared_data。
4. Mutex 的类型
在Linux中，pthread_mutex_t 可以有多种类型，通过 pthread_mutexattr_settype 函数可以设置 mutex 的类型。
- PTHREAD_MUTEX_NORMAL：普通
mutex，不进行死锁检测。如果一个线程重复锁定同一个mutex，会导致死锁。 - PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE：递归
mutex，允许同一个线程多次锁定同一个mutex。每次锁定操作必须对应一次解锁操作。 - PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK：错误检查
mutex，如果一个线程重复锁定同一个mutex，会返回错误而不是导致死锁。
