Bagaimanakah Mutexes Mencegah Rasuah Data dalam Program Berbilang Thread?

Contoh Mutex dan Walkthrough

Dalam pengaturcaraan berbilang thread, mutex memainkan peranan penting dalam menyelaraskan akses kepada sumber yang dikongsi. Walau bagaimanapun, memahami fungsi mereka boleh mencabar untuk pemula. Mari kita mendalami penjelasan yang mudah, menggunakan analogi dan program contoh.

Analogi: The Phone Booth

Bayangkan jalan yang sesak dengan satu pondok telefon awam. Berbilang orang (benang) ingin menggunakan telefon (sumber dikongsi), tetapi hanya satu orang boleh berada di dalam pada satu masa (pengecualian bersama). Untuk mengelakkan huru-hara, pemegang pintu (mutex) dipasang.

Apabila orang pertama memasuki gerai dan memegang pemegang, mereka menetapkan kunci pada mutex. Ini menunjukkan kepada orang lain bahawa sumber itu sedang digunakan. Semasa orang itu berada di dalam, tiada orang lain boleh memegang pemegangnya kerana ia dikunci (pengecualian bersama).

Interaksi Benang dan Mutex

Dalam program berbilang benang, benang mewakili orang dalam analogi kita. Mutex ialah pembolehubah yang mengawal akses kepada sumber yang dikongsi. Untuk melindungi sumber, utas mesti terlebih dahulu memperoleh kunci mutex, yang menghalang utas lain daripada mengakses sumber.

Setelah benang memperoleh kunci, ia boleh mengakses sumber secara eksklusif. Apabila ia selesai, ia melepaskan kunci, membenarkan benang lain memperolehnya. Ini menghalang akses serentak kepada sumber yang dikongsi, yang boleh menyebabkan kerosakan data.

Contoh Program

Berikut ialah contoh C 11 mudah yang menunjukkan cara mutex berfungsi:

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

std::mutex m;
int i = 0;

void makeACallFromPhoneBooth()
{
    m.lock();
    std::cout << i << " Hello Wife" << std::endl;
    i++;
    m.unlock();
}

int main()
{
    std::thread man1(makeACallFromPhoneBooth);
    std::thread man2(makeACallFromPhoneBooth);
    std::thread man3(makeACallFromPhoneBooth);

    man1.join();
    man2.join();
    man3.join();
}

Dalam contoh ini, pembolehubah m berfungsi sebagai muteks. Ia memastikan bahawa hanya satu utas boleh menggunakan pembolehubah kongsi i pada satu masa. Tanpa mutex, berbilang benang boleh mengubah suai i serentak, membawa kepada hasil yang tidak tepat.

Sintaks Kunci

Sintaks pthread_mutex_lock(&mutex1) memperoleh kunci pada mutex dinamakan mutex1. Ini memberi isyarat kepada rangkaian lain bahawa kawasan kod yang dilindungi oleh mutex sedang dikunci.

Benang perlu mengetahui tentang kawasan terkunci supaya mereka boleh mengelak daripada mengaksesnya semasa kunci dipegang. Jika benang cuba mengakses kawasan terkunci, ia akan disekat sehingga kunci dilepaskan.

Kesimpulan

Mutex ialah mekanisme penting dalam pengaturcaraan berbilang benang, memastikan perkongsian itu sumber diakses secara terkawal dan disegerakkan. Memahami fungsinya adalah penting untuk mengelakkan rasuah data dan mencapai multithreading yang cekap.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimanakah Mutexes Mencegah Rasuah Data dalam Program Berbilang Thread?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!