【操作系统】互斥锁 mutex 结构解析
结构详解
typedef union
{struct __pthread_mutex_s{int __lock;unsigned int __count;int __owner;unsigned int __nusers;int __kind;short __spins;short __elision;__pthread_list_t __list;} __data;char __size[__SIZEOF_PTHREAD_MUTEX_T];long int __align;
} pthread_mutex_t;
下面是各字段的意义:
-
__lock
:锁的状态,0 表示未锁定,1 表示已锁定。 -
__count
:锁的计数器,用于支持递归锁。如果是普通锁,则该值为 0;如果是递归锁,则该值表示锁的嵌套层数。 -
__owner
:持有该锁的线程 ID,如果锁当前未被任何线程持有,则该值为 0。 -
__nusers
:等待该锁的线程数。 -
__kind
:锁的类型,包括 PTHREAD_MUTEX_NORMAL(普通锁)、PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE(递归锁)和 PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK(检错锁)。 -
__spins
:自旋次数,用于优化锁的性能。 -
__elision
:是否启用事务内存(Transactional Memory)优化。 -
__list
:等待该锁的线程链表。
__owner 字段确认目前持有互斥锁线程【解决死锁关键思路】
在 pthread_mutex_t 结构体中,__owner 字段表示当前持有该锁的线程 ID。如果该锁当前未被任何线程持有,则 __owner 字段的值为 0。
如果您想通过 __owner 字段确定是哪一个线程持有了该锁,可以使用 pthread_mutex_lock 函数的返回值来获取当前线程的 ID。pthread_mutex_lock 函数的返回值是 0 表示成功获取锁,否则表示获取锁失败。
例如,假设您的代码中有如下的互斥锁:
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
如果您想获取当前持有该锁的线程 ID,可以使用如下的代码:
pthread_mutex_lock(&mutex);
int owner = mutex.__data.__owner;
pthread_mutex_unlock(&mutex);if (owner != 0) {printf("The owner of the mutex is thread %d\\n", owner);
} else {printf("The mutex is not currently held by any thread\\n");
}
在上面的代码中,首先使用 pthread_mutex_lock 函数获取锁,然后获取 __owner 字段的值,最后使用 pthread_mutex_unlock 函数释放锁。如果 __owner 字段的值不为 0,则表示该锁当前被某个线程持有,您可以通过该值来确定是哪一个线程持有了该锁。
需要注意的是,由于 __owner 字段是 pthread_mutex_t 结构体的内部实现细节,因此不建议直接访问该字段。如果您需要获取锁的持有者信息,可以考虑使用 pthread_mutex_lock 函数的返回值来获取当前线程的 ID。
具体实例
在 gdb 中,您可以使用 info threads
命令来查看所有线程的状态,以及它们所持有的锁的信息。该命令会打印出所有线程的状态信息,包括线程 ID、状态、当前所在函数等信息。您可以根据这些信息来分析死锁的原因。
在 info threads
命令的输出中,如果某个线程处于等待锁的状态,那么它的状态信息中会显示 Waiting for this lock
,并且会显示该锁的地址。例如:
(gdb) info threadsId Target Id Frame 1 Thread 0x7ffff7fbf700 (LWP 12345) "a.out" 0x00005555555546c9 in main ()2 Thread 0x7ffff67fe700 (LWP 12346) "a.out" 0x0000555555554a3a in thread_func2 ()at test.c:15Waiting for this lock: 0x7ffff7fc00003 Thread 0x7ffff5ffd700 (LWP 12347) "a.out" 0x0000555555554a3a in thread_func1 ()at test.c:9Locked by thread 3: 0x7ffff7fc0000
在上面的输出中,线程 2 正在等待锁 0x7ffff7fc0000
,而线程 3 则已经持有了该锁。如果您想查看某个锁的详细信息,可以使用 p mutex
命令来打印出该锁的信息。例如:
(gdb) p mutex 0x7ffff7fc0000
$1 = {__data = {__lock = 0, __count = 0, __owner = 0, __nusers = 0, __kind = 0, __spins = 0, __list = {__prev = 0x0, __next = 0x0}}, __size = "\\000\\000\\000\\000\\000\\000\\000\\000\\000\\000\\000\\000\\000\\000\\000\\000", '\\000' <repeats 15 times>, __align = 0
}
在上面的输出中,您可以看到该锁的详细信息,包括锁的状态、持有者、等待者等信息。通过分析这些信息,您可以更好地理解程序中锁的使用情况,从而避免死锁的发生。