????互斥量和死鎖

一、數(shù)據(jù)共享問題

首先，我們看看多線程的執(zhí)行順序：

網(wǎng)站設(shè)計、成都網(wǎng)站建設(shè)的開發(fā)，更需要了解用戶，從用戶角度來建設(shè)網(wǎng)站，獲得較好的用戶體驗(yàn)。創(chuàng)新互聯(lián)多年互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)驗(yàn)，見的多，溝通容易、能幫助客戶提出的運(yùn)營建議。作為成都一家網(wǎng)絡(luò)公司，打造的就是網(wǎng)站建設(shè)產(chǎn)品直銷的概念。選擇創(chuàng)新互聯(lián)，不只是建站，我們把建站作為產(chǎn)品，不斷的更新、完善，讓每位來訪用戶感受到浩方產(chǎn)品的價值服務(wù)。

void TextThread() {
	cout << "我是線程：" << this_thread::get_id() << endl;
	//線程內(nèi)操作代碼
	cout << "線程" << this_thread::get_id() << "操作結(jié)束" << endl;
}

int main()
{
	vector<thread> threadVec;
	for (int i = 0; i < 5; ++i) {
		threadVec.push_back(thread(TextThread));
	}
	for (int i = 0; i < 5; ++i) {
		threadVec[i].join();
	}
	return 0;
}

• 把thread對象放入到容器中管理，看起來像個thread對象數(shù)組，對一次創(chuàng)建大量的線程并對大量線程進(jìn)行管理有好處；
• 多個線程執(zhí)行順序是亂的，跟操作系統(tǒng)內(nèi)部對線程的運(yùn)行調(diào)度機(jī)制有關(guān)；

然而上述的線程中并沒有涉及到線程之間的通信問題，如果涉及多個線程操作同一堆數(shù)據(jù)，會怎么樣呢？（學(xué)過操作系統(tǒng)都知道，這就是數(shù)據(jù)共享問題）

1. 如果是線程只讀數(shù)據(jù)，是安全穩(wěn)定的，不會存在問題；
2. 如果是有讀有寫：①不加處理就會執(zhí)行出錯，如對同一個數(shù)據(jù)同時讀和寫，比如簡單的一個++i，底層是三四條匯編代碼，運(yùn)行過程中（還沒有執(zhí)行完++i操作）線程就被調(diào)度了，而其他線程又用這個i值，又++i，導(dǎo)致值錯亂！；②最簡單的防止崩潰方法：讀的時候不能寫，寫的時候不能讀。

二、互斥量

2.1 互斥量的基本概念

• c++中互斥量就是個類對象，可以理解為一把鎖，多個線程嘗試用lock()成員函數(shù)來加鎖，只有一個線程能鎖定成功，如果沒有鎖成功，那么流程將卡在lock()這里不斷嘗試去鎖定。
• 互斥量使用要小心，保護(hù)數(shù)據(jù)不要多也不要少，少了達(dá)不到效果，多了影響效率。

2.2 互斥量的用法

頭文件包含#include <mutex>

最基礎(chǔ)用法

①lock()、unlock()

• 步驟：1.lock()； 2.操作共享數(shù)據(jù)；3.unlock();

• lock()和unlock()要成對使用，注意這種情況：

  //拿取數(shù)據(jù)的函數(shù)
  bool outMsgPro(int& command) {
  
  	myMutex.lock();
  	if (!msgRecvQueue.empty()) {//非空就進(jìn)行操作
  		int command = msgRecvQueue.front();
  		msgRecvQueue.pop();
  		//因?yàn)檫M(jìn)入這里也會return了，一定要unlock();
  		myMutex.unlock();
  		return true;
  	}
  	myMutex.unlock();
      //其他操作代碼
  	return false;
  }
  

高級一點(diǎn)的寫法

②lock_guard類模板

• lock_guard<mutex> myGuard(myMutex)直接取代了myMutex.lock()和myMutex.unlock();
• lock_guard構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行了mutex::lock();在出作用域，調(diào)用析構(gòu)函數(shù)時，執(zhí)行mutex::unlock()
• 可以加上{}，約束lock_guard的作用域；

//拿取數(shù)據(jù)的函數(shù)
bool outMsgPro(int& command) {
    
    {
		std::lock_guard<std::mutex> myGuard(myMutex);
		if (!msgRecvQueue.empty()) {//非空就進(jìn)行操作
			int command = msgRecvQueue.front();
			msgRecvQueue.pop();
			return true;
		}
    }
     //其他操作代碼
	return false;
}

三、死鎖

3.1 死鎖演示

產(chǎn)生死鎖的條件：至少有兩個互斥量，多個線程同時需要這兩個互斥量，最終形成閉環(huán)。比如：

• a. 線程A執(zhí)行時，這個線程先鎖mutex1，并且鎖成功了，然后去鎖mutex2的時候，出現(xiàn)了上下文切換。
• b. 線程B執(zhí)行，這個線程先鎖mutex2，因?yàn)閙utex2沒有被鎖，即mutex2可以被鎖成功，然后線程B要去鎖mutex1.
• c. 此時，死鎖產(chǎn)生了，A鎖著mutex1，需要鎖mutex2，B鎖著mutex2，需要鎖mutex1，形成閉環(huán)，沒法繼續(xù)運(yùn)行。

3.2 死鎖解決方案

只要保證多個互斥量上鎖的順序一樣就不會造成死鎖！

3.3 std::lock()函數(shù)模板

• std::lock(mutex1,mutex2……)：一次鎖定多個互斥量（一般這種情況很少），用于處理多個互斥量。但是鎖要單獨(dú)解開mutex1.unlock(),mutex2.unlock()都要自己寫
• 該函數(shù)：如果互斥量中一個都沒鎖住，它就等著，等所有互斥量都鎖住，才能繼續(xù)執(zhí)行。如果有一個沒鎖住，就會把已經(jīng)鎖住的釋放掉（即要么互斥量都鎖住，要么都沒鎖住，自動防止死鎖）

3.4 std::lock_guard和std::adopt_lock參數(shù)

• std::lock(mutex1,mutex2);
  lock_guard<mutex> myGuard1(mutex1, adopt_lock);
  lock_guard<mutex> myGuard2(mutex2, adopt_lock);
  

  用lock_guard構(gòu)造mutex1、mutex2鎖的對象，加入adopt_lock后，在調(diào)用lock_guard的構(gòu)造函數(shù)時，不再進(jìn)行l(wèi)ock(); 但是在出了對象的作用域后，還是會調(diào)用unlock()釋放鎖！ 解決了lock多個鎖后需要自己每個釋放的問題。

• std::adopt_lock為結(jié)構(gòu)體對象，起一個標(biāo)記作用，表示這個互斥量已經(jīng)lock()，不需要再lock()操作。

整個示例代碼：

class A
{
public:
	//拿取數(shù)據(jù)的函數(shù)
	bool outMsgPro(int& command) {

		lock(mutex1, mutex2);
		lock_guard<mutex> myGuard1(mutex1, adopt_lock);
		lock_guard<mutex> myGuard2(mutex2, adopt_lock);
        //②lock_guard<mutex> myGuard1(mutex1); lock_guard<mutex> myGuard2(mutex2);
		//①mutex1.lock(); mutex2.lock();
		if (!msgRecvQueue.empty()) {//非空就進(jìn)行操作
			command = msgRecvQueue.front();
			msgRecvQueue.pop();
			//因?yàn)檫M(jìn)入這里也會return了，一定要unlock();
			//mutex1.unlock(); mutex2.unlock();
			
			return true;
		}
		//mutex1.unlock(); mutex2.unlock();
		return false; //return自動釋放鎖
	}
	//寫入數(shù)據(jù)函數(shù)；
	void inMsgPro() {

		for (int i = 0; i < 100; ++i) {
			cout << "inMsgPro()執(zhí)行，插入元素" << i << endl;

			lock(mutex1, mutex2);
			lock_guard<mutex> myGuard1(mutex1, adopt_lock);
			lock_guard<mutex> myGuard2(mutex2, adopt_lock);
            //②lock_guard<mutex> myGuard1(mutex1); lock_guard<mutex> myGuard2(mutex2);
			//①mutex1.lock(); mutex2.lock();
			msgRecvQueue.push(i);
			//mutex1.unlock(); mutex2.unlock();
		}
	}
	//測試拿出數(shù)據(jù)函數(shù)
	void Test() {
		int data;
		for (int i = 0; i < 100; ++i) {
			if (outMsgPro(data)) cout << data << " ";
			else cout << "沒有數(shù)據(jù)" << " ";
		}
	}
private:
	queue<int> msgRecvQueue;
	mutex mutex1;
	mutex mutex2;
};


int main() {
	A a;
	thread myInMsgObj(&A::inMsgPro, &a);//必須要傳入地址，說明是同一個元素
	thread myOutMsgObj(&A::Test, &a);
	myInMsgObj.join();
	myOutMsgObj.join();	
	return 0;
}

分享名稱：多線程04：互斥量和死鎖
文章位置：http://chinadenli.net/article14/dsoipge.html

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