C：使用pthread，锁定和解锁互斥锁的线程同步

如何解决C：使用pthread，锁定和解锁互斥锁的线程同步

我正在处理一个较大的项目，该项目包括两个线程，两个线程之间共享一个数据库。一个线程的工作是只是倒计时每个活动元素的计时器，当该元素的计时器为零时，应将其设置为不活动并将其归零。

主线程只是以某种方式操纵活动元素的其他变量。

我不确定如何同步这些线程，尤其是当计时器达到零时，计时器线程会清理数据库元素。现在，我相信在mutex的{​​{1}}循环中解锁和锁定while(1)之间的时间可能太快了？

如果定时器线程正在等待main()在mutex处解锁；并在pthread_mutex_lock()中解锁，我们是否知道定时器线程将是锁定main()的下一个线程，或者mutex可能是如此之快以至于它由于main()和pthread_mutex_unlock()之间没有任务，再次锁定了它吗？

我没有使用条件变量的经验，这可能是个好主意吗？

这是我的更大项目的最小工作示例。

pthread_mutex_lock()

main（）函数

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>
#include <time.h>

#define NUM_COMPUTER 10

typedef struct computer
{
    unsigned int active;
    unsigned int timer;
    int x;
}computer_t;

/**
 * Function declarations
 */
void activate(computer_t* comp);
void* timerFunction(void* args);

/**
 * Global variables
 */
computer_t database[NUM_COMPUTER];
pthread_mutex_t mutex;

其他功能

/**
 * Main
 */
int main(void)
{
    memset(database,sizeof database);

    // Initialize some database elements
    activate(database);
    database[0].x = 5;

    activate(database + 3);
    database[3].x = 23;

    activate(database + 9);
    database[9].x = -7; 

    pthread_t timer_thread;
    pthread_create(&timer_thread,NULL,timerFunction,NULL);

    while(1)
    {
        /**
         * MAY PROBLEMS OCCUR HERE? UNLOCKING AND LOCKING ALMOST DIRECTLY
         */
         
        // ************* LOCK *************
        pthread_mutex_lock(&mutex);

        /**
         * Manipulate struct members 
         */
        for (int i = 0; i < NUM_COMPUTER; i++)
        {
            if (database[i].active)
            {
                database[i].x += 1;
            }
        }
        // ************* UNLOCK *************
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }

    return 0;
}

解决方法

如果计时器线程正在等待mutex在以下时间解锁 pthread_mutex_lock();并在main()中解锁，我们是否知道 定时器线程将是锁定mutex

的下一个线程

否。

至少不是一般情况。这是线程调度策略的问题，您的特定平台可能会或不允许您对此进行调整。 pthreads API在此方面不做任何保证。

或者 main()的速度如此之快，以至于由于之间没有任何任务而再次将其锁定 pthread_mutex_unlock()和pthread_mutex_lock()？

这不仅可能，而且很可能至少在某些时间会发生。

我没有使用条件变量的经验，可能会很好 这里有主意吗？

条件变量是您掌握的重要工具，但我认为没有理由认为它们在这里会特别有用。

您提供的代码的主要问题是，两个线程在活动时都必须锁定整个世界，以供自己专用。这样，即使所有锁定都能按期望工作，您也不会真正并发，因此多线程会增加复杂性，而又不会带来任何实际优势。

如果要继续在该模式下运行，那么我将放弃多线程处理，而是设置一个POSIX timer以每隔一秒（或您希望的任何时间间隔）发出一个标志。然后，您的单线程程序可以在每次循环迭代的顶部检查该标志，以确定是执行其正常工作还是执行一次超时管理。

如果您想要真正的并发，则可能需要缩小由互斥锁保护的关键区域，或者从保护所有事物的单个互斥锁更改为多个互斥对象，每个互斥对象都保护所有事物的子集。也许您可以替代原子对象和操作而不是互斥锁来重做一些事情，但是到目前为止，我仍然没有使我对此充满信心。