神奇的鎖 - mutex

寫 C 的 pthread 時，經常會碰到一個問題：「如果有兩個以上的 thread 同時存取同一變數，該怎麼辦？」。有個很消極的作法是...不管它。

這樣的作法優點是，省事。可是一旦碰上問題，整個系統將因此錯亂。底下我將介紹一種在 multi threading 系統中，很常被使用的作法 - lock

在 pthread.h 中，提供了 pthread_mutex_t 變數型態及其相關 function 。為了解釋上的方便，這裡我把 pthread_mutex_t 看成是一個鎖。

這個鎖的用途是，當你想存取某些資源時，必須先取得這個鎖，然後進行資料處理，最後把鎖放回去。只要你沒拿到這個鎖，就必須不斷地等拿走這個鎖的人將它放回。整個流程如下：



所以，當一個 thread 存取某個（或某些）變數時，必須先呼叫 pthread_mutex_lock 取得該變數（或該群變數）的鎖，才能進行接下來的處理；而處理完之後，也必須呼叫 pthread_mutex_unlock 將鎖放回原位，讓其他需要這個鎖的 thread 也能順利完成工作。

至於一個 multi threading 的系統有幾個鎖，每個鎖分別管理哪些變數（資源），全都由 programmer 自行決定。鎖分得越多，雖然系統的效能會增加，但同時也該更加重視 deadlock 的問題。反之，若一個鎖管理全部的資源，則絕對不會有 deadlock 的問題，但缺點是會降低系統的效能（因為 thread 進行資料處理時，經常只用到一小部分的 global 變數，而一個鎖綁住全部資源就代表，不管 thread 需要存取多少 global 變數，都將拒絕其他 thread 存取它用不到的的變數，直到該 thread 把事情做完為止。）

有時候理論說了一大堆，還是不如實作來得有趣。
也只有下場實作時，才能體會理論的精隨