Синхронизация потоков. Библиотека Pthreads. Изучение функций, предназначенных для синхронизации потоков в ОС Linux

понимания значения синхронизации рассмотрим простой пример. Предположим, что два потока используют одну и ту же глобальную переменную.

В данном случае результат будет зависеть от того, в какой последовательности будет происходить выполнение двух процессов. Данная ситуация называется состязанием. Состязания обычно трудно обнаружить, потому что они появляются время от времени без какой-либо закономерности.

Мьютексы

Мьютекс (mutex) – это сокращение от «взаимное исключение» (mutual exlusion). Мьютексы – это один из основных способов реализации синхронизации потоков в ОС Linux. 

Мьютекс действует как блокировка, защищающая доступ к разделенной структуре данных. Основная идея работы мьютексов заключается в том, что в определенный момент времени захватить мьютекс может только один единственный поток. Никакие потоки не могут захватить мьютекс до тех пор, пока владеющий поток не освободит данный мьютекс. 

Очень часто потоки, использующие мьютексы, выполняют действия над глобальными переменными. Использование мьютексов – безопасный способ изменения глобальной переменной несколькими потоками, гарантирующий, что конечное значение будет таким же, как и в случае, если бы эти действия выполнялись одним потоком.

Функции для работы с мьютексами

Примеры использования мьютексов

Пример 1. Программа без мьютексов.

#include <pthread.h>

#include <stdio.h>

 int x=1; 

void* compute_thread(void * argument) 

{

printf("X value in thread before sleep = %d\n",x); printf("X value in thread is incremented by 1 before sleep\n"); x++; sleep(2);

printf("X value in thread after sleep = %d\n",x); return;

}

main( ) { pthread_t tid; pthread_attr_t attr; pthread_attr_init(&attr);

pthread_create(&tid, &attr, compute_thread,(void *)NULL); sleep(1); x++;

printf("Main thread increments X, after that X value is %d\n",x); pthread_join(tid,NULL); exit(0);

} 

Пример 2. Предыдущий пример, но с использованием мьютекса.

#include <pthread.h>

#include <stdio.h>

 int x=1;

/* This is the lock for thread synchronization */ pthread_mutex_t my_sync;

void* compute_thread(void * argument) 

{

printf("X value in thread before sleep = %d\n",x); printf("X value in thread is incremented by 1 before sleep\n"); pthread_mutex_lock(&my_sync); x++; sleep(2);

printf("X value in thread after sleep = %d\n",x); pthread_mutex_unlock(&my_sync); return;

}   main( )  { pthread_t tid; pthread_attr_t attr; pthread_attr_init(&attr);

/* Initialize the mutex (default attributes) */

pthread_mutex_init (&my_sync,NULL);

pthread_create(&tid, &attr, compute_thread,(void *)NULL); sleep(1);

pthread_mutex_lock(&my_sync); x++;

printf("Main thread increments X, after that X value