
Linux系统提供了高效的互斥锁实现,其源码不仅展示了复杂的并发控制机制,还体现了操作系统内核设计的精妙之处
本文将深入探讨Linux Mutex的源码实现,解析其数据结构和关键函数
一、Linux Mutex的数据结构 Linux Mutex的源码实现主要依赖于一个结构体,该结构体在glibc的nptl(Native POSIX Threads Library)目录下定义
Mutex的核心数据结构`pthread_mutex_t`定义如下: typedef union{ struct{ int__lock; // 资源竞争引用计数 unsignedint __count; // 锁的状态,0表示被占用,非0表示空闲 int__owner; // 当前获取该锁的任务(线程/进程)ID unsignedint __nusers; // 使用该锁的用户数量 int__kind; // 锁类型 int__spins; // 自旋次数 }__data; char__size【__SIZEOF_PTHREAD_MUTEX_T】; longint __align; } pthread_mutex_t; 1.__lock:这是一个整型变量,用于表示资源的竞争状态
当资源没有竞争时,这个值被设置为1,否则为0
在存在竞争的情况下,这个值会由原子操作来更新
2.__count:用于表示锁的状态
0表示锁被占用,非0表示锁空闲
这个变量也是通过原子操作来更新的,以确保在多线程环境下的安全性
3.__owner:存储当前持有该锁的线程ID
当锁被释放时,这个值会被重置为0
4.__nusers:表示使用该锁的用户数量
这个变量主要用于调试和统计,对于锁的实际功能并无直接影响
5.__kind:锁的类型
这个变量在初始化时由`mutexattr`参数传递,常见的类型有`PTHREAD_MUTEX_NORMAL`等
6.__spins:自旋次数
这个变量用于记录锁在尝试获取时自旋的次数,有助于优化性能
二、Mutex的初始化 Mutex的初始化通过`__pthread_mutex_init`函数实现
这个函数接受一个指向`pthread_mutex_t`结构体的指针和一个指向`pthread_mutexattr_t`结构体的指针(可以为NULL)
`pthread_mutexattr_t`结构
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