C語言多線程開發(fā)中死鎖與讀寫鎖問題詳解

更新時間：2022年05月04日 08:55:48 作者：liufeng2023

死鎖是指多個線程因競爭資源而造成的僵局（互相等待）；有些公共數(shù)據(jù)修改的機(jī)會很少，但其讀的機(jī)會很多。并且在讀的過程中會伴隨著查找，給這種代碼加鎖會降低我們的程序效率。讀寫鎖可以解決這個問題；

死鎖

有時，一個線程需要同時訪問兩個或更多不同的共享資源，而每個資源又都由不同的互斥量管理。當(dāng)超過一個線程加鎖同一組互斥量時，就有可能發(fā)生死鎖；

兩個或兩個以上的進(jìn)程在執(zhí)行過程中，因爭奪共享資源而造成的一種互相等待的現(xiàn)象，若無外力作用，它們都將無法推進(jìn)下去。此時稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)或系統(tǒng)產(chǎn)生了死鎖。

死鎖的幾種場景：

忘記釋放鎖
重復(fù)加鎖（重復(fù)加相同的鎖）
多線程多鎖，搶占鎖資源

//多線程多鎖，搶占鎖資源
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
// 創(chuàng)建2個互斥量
pthread_mutex_t mutex1, mutex2;
void * workA(void * arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex1);
    sleep(1);
    pthread_mutex_lock(&mutex2);
    printf("workA....\n");
    pthread_mutex_unlock(&mutex2);
    pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    return NULL;
}
void * workB(void * arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex2);
    sleep(1);
    pthread_mutex_lock(&mutex1);
    printf("workB....\n");
    pthread_mutex_unlock(&mutex1);
    pthread_mutex_unlock(&mutex2);
    return NULL;
}
int main() {
    // 初始化互斥量
    pthread_mutex_init(&mutex1, NULL);
    pthread_mutex_init(&mutex2, NULL);
    // 創(chuàng)建2個子線程
    pthread_t tid1, tid2;
    pthread_create(&tid1, NULL, workA, NULL);
    pthread_create(&tid2, NULL, workB, NULL);
    // 回收子線程資源
    pthread_join(tid1, NULL);
    pthread_join(tid2, NULL);
    // 釋放互斥量資源
    pthread_mutex_destroy(&mutex1);
    pthread_mutex_destroy(&mutex2);
    return 0;
}

執(zhí)行結(jié)果：

讀寫鎖

/*
    讀寫鎖的類型 pthread_rwlock_t
    int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);
    int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);
    int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
    int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
    int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
    int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
    int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
    案例：8個線程操作同一個全局變量。
    3個線程不定時寫這個全局變量，5個線程不定時的讀這個全局變量
*/
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
// 創(chuàng)建一個共享數(shù)據(jù)
int num = 1;
// pthread_mutex_t mutex;
pthread_rwlock_t rwlock;
void * writeNum(void * arg) {
    while(1) {
        pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
        num++;
        printf("++write, tid : %ld, num : %d\n", pthread_self(), num);
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        usleep(100);
    }
    return NULL;
}
void * readNum(void * arg) {
    while(1) {
        pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); 
        printf("===read, tid : %ld, num : %d\n", pthread_self(), num);
        pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
        usleep(100);
    }
    return NULL;
}
int main() {
   pthread_rwlock_init(&rwlock, NULL);
    // 創(chuàng)建3個寫線程，5個讀線程
    pthread_t wtids[3], rtids[5];
    for(int i = 0; i < 3; i++) {
        pthread_create(&wtids[i], NULL, writeNum, NULL);
    }
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
        pthread_create(&rtids[i], NULL, readNum, NULL);
    }
    // 設(shè)置線程分離
    for(int i = 0; i < 3; i++) {
       pthread_detach(wtids[i]);
    }
    for(int i = 0; i < 5; i++) {
         pthread_detach(rtids[i]);
    }
    pthread_exit(NULL);
    pthread_rwlock_destroy(&rwlock);
    return 0;
}

執(zhí)行結(jié)果：

讀時共享，相比互斥鎖，提高效率。