多任務(wù)編程超入門-關(guān)于mutex，你必須知道的

前一篇文章講了一個故事，本文換一種方式繼續(xù)說明。如果將兩篇文章結(jié)合起來看，相信會更有趣。

這部分內(nèi)容看起來簡單，但卻是經(jīng)常出錯的地方。

面臨的問題

多線程同時操作一段數(shù)據(jù)時，線程調(diào)度由操作系統(tǒng)控制，在機器碼層次進(jìn)行，所以訪問同一數(shù)據(jù)的多個任務(wù)（線程）的代碼隨機交替執(zhí)行，從而導(dǎo)致任務(wù)（線程）間數(shù)據(jù)交換不能正常進(jìn)行。

解決問題的方式

問題搞清楚以后，對策當(dāng)然就是保證每個線程內(nèi)操作數(shù)據(jù)的處理的完整性。但是C/C++中達(dá)成這個目標(biāo)的手段不是將數(shù)據(jù)保護(hù)起來，而是限制操作數(shù)據(jù)的代碼的同時執(zhí)行。具體說，就是在開始執(zhí)行操作數(shù)據(jù)的代碼之前先通過mutex::lock方法鎖定互斥量，然后執(zhí)行對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的代碼。數(shù)據(jù)操作代碼執(zhí)行完了之后，再通過mutex::unlock釋放互斥量。在互斥量的鎖定期間其他線程無法鎖定信號量。

由于操作系統(tǒng)可以保證同一時刻只有一個線程可以鎖定成功，所以只要程序在所有操作同一數(shù)據(jù)的代碼之前都有鎖定互斥量的動作，結(jié)果上就可以保證同一時刻只有一段操作數(shù)據(jù)的代碼可以執(zhí)行，而不被其他操作改數(shù)據(jù)的代碼打斷。這樣就間接保證了數(shù)據(jù)的完整性。

注意事項

根據(jù)上面的描述，可以知道，使用Mutex進(jìn)行數(shù)據(jù)交互必須遵循以下原則：

所有操作數(shù)據(jù)的代碼在執(zhí)行之前必須首先嘗試鎖定同一個互斥量

只有在互斥量鎖定成功的情況下才允許執(zhí)行操作數(shù)據(jù)的代碼

操作數(shù)據(jù)的代碼執(zhí)行以后，必須釋放互斥量

如果在操作數(shù)據(jù)之前沒有鎖定互斥量的過程，或者鎖定的是不同的互斥量，無論哪一種情況都達(dá)成不了同一時刻，只有一段代碼執(zhí)行的目標(biāo)。

如果操作數(shù)據(jù)的代碼執(zhí)行之后沒有釋放互斥量，后續(xù)處理數(shù)據(jù)的代碼將永遠(yuǎn)不能鎖定互斥量，也就是說，后續(xù)的數(shù)據(jù)處理不能繼續(xù)執(zhí)行。

請按照上述原則在審視一下代碼,主要關(guān)注mutex:

QMutex?mutex;????
//define?CreateDataTask?class.
class?CreateDataTask?:?public?QThread
{
public:
????CreateDataTask(QMutex&?mutex)
????????:m_mutex(mutex)
???{
???}
private:
????QMutex&?m_mutex;
????void?()
????{
????????for(int?i?=?0;?i?<?10;?++i)
????????{
????????????m_mutex.lock();
????????????cout?<<?"WT:<<<<WriteData:"?<<?i???
?????????????????????????????<<?"<<<<"?<<?endl;
????????????WriteData();
????????????m_mutex.unlock();
????????}
????}
};

::timeBeginPeriod(1);
//Create?thread?object?of?CreateDataTask.
CreateDataTask?*writer?=?
?????????????????new?CreateDataTask(mutex);
//Start?Thread.
writer->start(QThread::NormalPriority);
for(int?i?=?0;?i?<?10;?++i)
{
????mutex.lock();
????cout?<<?"RT:>>>>ReadData:"?<<?i?
???????????????????????<<?">>>>"?<<?endl;
????ReadData();
????data_array.clearData();
????mutex.unlock();
}

timeEndPeriod(1);

應(yīng)該講點原則

有一種說法，飛機是試飛員飛出來的，估計也會有很多人說，程序是程序員Debug出來的。這種觀點作者實在是不敢茍同。多任務(wù)編程就是一個不能靠調(diào)試解決問題的例子。必須遵循上面的原則，否則的話程序的動作會有很大的不確定性。在開發(fā)的最后階段，多任務(wù)相關(guān)的問題都會占有相當(dāng)大的比例。那簡直就是程序員的噩夢。

必須講點原則。