Unix/Linux多线程编程：mutex的使用详解

"这篇内容涉及的是Unix/Linux核心编程中的mutex（互斥锁）的使用，以及与Unix操作系统相关的背景知识。课程涵盖了Unix操作系统的历史、主要派生版本和Linux的介绍。mutex作为多线程编程中的关键同步原语，用于保护共享资源免受并发访问的影响。" 在Unix/Linux操作系统中，多线程编程是实现并发执行和优化资源利用的重要手段。在多线程环境中，当多个线程试图同时访问和修改同一块临界资源时，可能会引发数据不一致和竞态条件等问题。为了解决这个问题，引入了mutex（互斥锁）机制。 **创建和初始化mutex** 在C语言中，可以使用pthread库提供的函数`pthread_mutex_init()`来创建并初始化一个mutex。这个函数需要传入一个mutex指针和一个属性结构体，通常使用默认属性即可。例如： ```c pthread_mutex_t mutex; pthread_mutex_init(&mutex, NULL); ``` **使用mutex** 当线程需要访问临界资源时，首先应尝试获取mutex。可以使用`pthread_mutex_lock()`函数来获取锁，如果锁未被其他线程持有，则当前线程获得锁并继续执行。如果锁已被其他线程持有，那么调用线程会被阻塞直到锁可用。 **获取和释放mutex** 拥有mutex的线程在完成对临界资源的访问后，必须释放锁，以便其他等待的线程可以继续执行。释放锁使用`pthread_mutex_unlock()`函数。这是一个非常重要的步骤，因为它确保了临界区的互斥性。 **线程调度和mutex** 在多线程环境下，操作系统负责线程的调度。当一个线程获得mutex后，其他尝试获取同一mutex的线程会被阻塞，直到拥有mutex的线程调用`pthread_mutex_unlock()`。这样可以确保任何时候只有一个线程在临界区内执行。 **mutex的销毁** 当不再需要mutex时，应使用`pthread_mutex_destroy()`函数销毁它，释放系统资源。通常在程序结束前或者在mutex不再使用的适当时刻进行。 **Unix/Linux操作系统历史** Unix最初由肯·汤普逊、丹尼斯·里奇和Douglas McIlroy在1969年开发，其后发展出多个派生版本，包括System V、Berkley（如FreeBSD、NetBSD和OpenBSD）和Hybrid（如Minix和Linux）。Linux作为类Unix操作系统，基于Linux内核，广泛应用于各种硬件设备，包括服务器、桌面系统以及嵌入式设备。 **课程涵盖内容** 该课程包括了Unix/Linux操作系统的简介，如Unix的起源、派生版本，以及Linux的概述。同时，还涉及了GNU编译工具、内存管理、文件I/O、进程管理、信号处理、进程间通信、多线程编程以及网络通信等核心主题，是全面学习Unix/Linux系统编程的基础。