目录
一、多线程与临界资源的依赖
现象分析
二、互斥和解决方法
三、QMutex的主要成员函数和使用
四、示例代码
五、小结
除了上一节所说的,多线程在代码执行的时序上会有依赖,那么其他地方是否还有所依赖呢?答案是有的,也就是与临界资源的问题,所谓临界资源是指每次只允许一个线程进行访问(读或写)的资源。
假设两个线程都要访问一个全局变量的临界资源,两个线程谁都不让谁,进行对资源的抢占,发生了竞争,致使读写数据会出现错误,严重的可能还会导致程序运行崩溃,出错的现象谁也说不准,比如以下代码的示例:
#include <QCoreApplication> #include <QThread> #include <QDebug> int g_i_current_data = 0; class ThreadMutexA : public QThread { protected: void run() { qDebug() << objectName() << ": run begin..."; while( true ) { g_i_current_data++; qDebug() << objectName() << ": " << g_i_current_data; msleep(1); } qDebug() << objectName() << ": run end..."; } }; class ThreadMutexB : public QThread { protected: void run() { qDebug() << objectName() << ": run begin..."; while( true ) { g_i_current_data--; qDebug() << objectName() << ": " << g_i_current_data; msleep(1); } qDebug() << objectName() << ": run end..."; } }; int main(int argc, char *argv[]) { QCoreApplication a(argc, argv); qDebug() << "main begin..."; ThreadMutexA thread_a; ThreadMutexB thread_b; thread_a.setObjectName("ThreadMutexA"); thread_b.setObjectName("ThreadMutexB"); thread_a.start(); thread_b.start(); qDebug() << "main end..."; return a.exec(); }1、现象:这段小示例代码已经经过半小时的测试,幸运的是并没有出现程序崩溃,但是仔细一看,数据的打印是有问题的,我们想让这个全局变量在A线程中加1,在B线程中减1,这明显与我们想法相违背;
2、原因分析:导致这现象的原因是多线程对临界资源的抢占,造成了互斥(竞争)的问题。
1、多线程互斥:多线程在同一个时刻都需要访问(读/写)临界资源;
2、解决方案:QMutex类是线程锁类,它可以保证线程间的互斥,利用线程锁可以保证临界资源的安全性。
1、void QMutex::lock():(1)当锁空闲时,线程获取锁并继续执行;(2)当锁被获取时,阻塞并等待锁的释放。
2、void QMutex::unlock():释放锁,同一把锁的获取lock()和释放unlock()必须成对出现
3、使用
QMutex mutex; mutex.lock(); // do something you want mutex.unlock();将线程锁的概念引入上面的问题当中,并解决问题。
#include <QCoreApplication> #include <QThread> #include <QMutex> #include <QDebug> int g_i_current_data = 0; QMutex g_mutex; class ThreadMutexA : public QThread { protected: void run() { qDebug() << objectName() << ": run begin..."; while( true ) { g_mutex.lock(); g_i_current_data++; qDebug() << objectName() << ": " << g_i_current_data; g_mutex.unlock(); msleep(1); } qDebug() << objectName() << ": run end..."; } }; class ThreadMutexB : public QThread { protected: void run() { qDebug() << objectName() << ": run begin..."; while( true ) { g_mutex.lock(); g_i_current_data--; qDebug() << objectName() << ": " << g_i_current_data; g_mutex.unlock(); msleep(1); } qDebug() << objectName() << ": run end..."; } }; int main(int argc, char *argv[]) { QCoreApplication a(argc, argv); qDebug() << "main begin..."; ThreadMutexA thread_a; ThreadMutexB thread_b; thread_a.setObjectName("ThreadMutexA"); thread_b.setObjectName("ThreadMutexB"); thread_a.start(); thread_b.start(); qDebug() << "main end..."; return a.exec(); }1、临界资源每次只允许一个线程进行访问(读/写)操作;
2、QMutex线程锁可以保护线程间互斥;
3、线程只有获取锁成功才能去访问临界资源;
4、锁被其他线程获取时,就必须阻塞并等待锁的释放;
5、线程锁的获取和释放必须在同一个线程中成对出现,类似new和delete一样。