Unix/Linux多线程编程:mutex的使用详解

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"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。