多线程互斥问题

采用pthread_create建立一个新线程，与fork方式建立新进程不同（尽管在Linux环境下进程与线程具有相同概念）。所有pthread将会共用主线程中的所有变量，而不是如fork方式仅仅将所有变量引用加1。由于pthread共用问题的存在，将会引发在Linux下多线程编程的互斥问题。测试如下：

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

int counter = 0;
//pthread_mutex_t counter_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void *doit(void *arg);

int main(void)
{
    pthread_t tida, tidb;
    
    pthread_create(&tida, NULL, &doit, NULL);
    pthread_create(&tidb, NULL, &doit, NULL);

    pthread_join(tida, NULL);
    pthread_join(tidb, NULL);

    exit(0);
}

void *doit(void *arg)
{
    int i, val;

    for(i = 0;i < 100; i++) {
        //pthread_mutex_lock(&counter_mutex);

        val = counter;
        printf("%d : %d\n", pthread_self(), val + 1);
        counter = val + 1;

        //pthread_mutex_unlock(&counter_mutex);
    }

    return NULL;
}

a与b线程执行doit函数，并将循环100次将共用变量counter加1。

输入结果如下：

截图1

 

截图2：

 

截图3：

两个线程号分别以20,24进行标识，我们把C编译器进行加运算符转换为3条机器指令，第一条是从内存中取数据装载到寄存器，第二条是递减寄存器，第三条是从寄存器取数据存储到内存。从截图可以看出执行结果为：

截图1中，20号线程首先运行，执行打印代码并执行counter = val + 1，当其运行到counter = 10（counter=9+1）时，被CPU剥夺执行权限，此时交由24号线程运行（20号线程等待运行printf代码），24号线程首次执行val = counter，i=0，并将当前val值赋值为10，CPU剥夺其执行权限，20号线程重新运行（24号线程等待运行printf代码），20号线程继续执行printf，打印输出结果一直到打印到19，CPU剥夺执行权限交由24号线程，24号线程执行printf，打印输出结果11（val+1）

截图2中，24号线程一直运行，直到结束都没有被CPU切出，但其初始值val从10开始，故最后一次打印结果为110，24号线程执行结束，返回。20号线程被CPU唤醒，执行printf，打印输出20

截图3中，20号线程一直运行，直到结束，返回。

 

从执行结果也可以看出，由于未加互斥操作，使得24号线程初始运行时，counter为10，而且在24号线程结束运行counter被置为109时，位于20号线程中counter没有及时被同步，使得20号线程继续从19开始递增。

 

为避免上述问题存在，添加互斥锁方式可以进行解决，将上述代码注释位置去掉。通过添加互斥锁的方式，线程在操作counter变量前锁住该互斥锁，如果试图对一个已经上锁的互斥锁上锁，则该线程将会被阻塞，知道互斥锁被解锁。最终输出结果，计数器将会单调递增，最终值为200。