Android封装的同步类主要有MUTEX(AutoMutex)与Condition。本文分析如何使用他们,具体的实现参见《Android中线程同步之MUTEX与Condtion的实现》与《pthread之MUTEX与Condition用法》。
Keywords: Mutex, Condition Variable, AutoLock/AutoMutex, Android
关键字:互斥体、条件变量、自动锁/自动互斥体、Android

一、MUTEX



看MUTEX的外部接口定义(声明在frameworks/native/include/utils/Mutex.h中)


<图1 TODO>



1.1 构造/析构


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    1. Mutex();  
    2. Mutex(const char* name);  
    3. Mutex(int type, const char* name = NULL);  
    4. ~Mutex();

    构造函数的区别在于参数:


    - name 是为MUTEX指定名字,如不指定,缺省是NULL;


    - type 是指定MUTEX的类型,有


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    1. enum {  
    2.     PRIVATE = 0,  
    3.     SHARED = 1  
    4. };


    两种类型:PRIVATE是进程内部使用的;SHARED是适用于跨进程共享的。


    如不指定,缺省是PRIVATE的类型。



    1.2 功能函数


    MUTEX有下面三个主要的功能函数:


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    1. status_t    lock();  
    2. void        unlock();  
    3. status_t    tryLock();


    lock()    获取锁。如果获取就返回,否则挂起等待;


    unlock()  释放锁;


    tryLock() 如果当前锁可被获取(未被别的线程获取)就lock,否则也直接返回。返回值:0代表成功;其它值失败。与lock()的区别在于不论成功与否都会及时返回,而不是挂起等待。



    线程在进入MUTEX保护的临界区之前通过lock()获取锁,获取锁之后可以执行临界区内的代码,退出临界区之后通过unlock释放锁。


    某一时刻临界区内至多只有一个线程在执行,如果已有线程T1在执行,要进入临界区的其它线程T2在执行lock()之后就会被挂起等待;直到线程T1释放掉锁之后,线程T2才能获得锁进入临界区执行。



    lock()/unlock()必须配合使用,tryLock()则要根据执行的结果有无获得锁而选择是否unlock()。



    1.3 典型场景


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    1. m_mutex.lock();  
    2. // CRITICAL AREA,需要保护的内容  
    3. m_mutex.unlock();


    二、Condition


    看Condition的外部接口定义(声明在frameworks/native/include/utils/Condition.h中)


    <图2 TODO>



    2.1 构造/析构


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    1. Condition();  
    2. Condition(int type);  
    3. ~Condition();


    构造函数的区别在于type参数:


    - type 是指定Condition的类型,有


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    1. enum {  
    2.     PRIVATE = 0,  
    3.     SHARED = 1  
    4. };

    两种类型:PRIVATE是进程内部使用的;SHARED是适用于跨进程共享的。


    如不指定,缺省是PRIVATE的类型。



    2.2 功能函数


    Condition有下面四个主要的功能函数:


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    1. status_t wait(Mutex& mutex);  
    2. status_t waitRelative(Mutex& mutex, nsecs_t reltime);  
    3. void signal();  
    4. void broadcast();


    wait() 等待条件变量(Condition Variable)


        Mutex作为参数,调用该函数之前该MUTEX必须已经被lock住。


        执行该函数,会unlock该MUTEX,并等待条件变量。如果不能获得该条件变量,就被挂起等待;获得了该条件变量,就重新lock住MUTEX并返回。而这些操作都是原子操作的。


        该函数执行之后,Mutex被重新lock住,所以执行函数之后,必须有Mutex的unlock操作。


    waitRelative()与和wait()的区别是,会有一个等待超时时间,到了时间没有获得该条件变量也会返回,可通过返回值判断结果。


    signal()和broadcast() 触发条件变量(Condition Variable)


        signal()和broadcast() 的区别是,signal()只允许等待该条件变量的一个线程获得;broadcast()允许等待该条件变量的所有线程获得并继续执行。


        signal()和broadcast() 执行之前也必须lock住Mutex,执行之后unlock Mutex。



    2.3 典型场景


    线程T1的执行:


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      1. m_mutex.lock();     
      2. m_cond.wait(m_mutex);     
      3. m_mutex.unlock();


      线程T1通过条件变量在等待某个条件的满足。



      线程T2执行:


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        1. m_mutex.lock();     
        2. m_cond.signal();     
        3. m_mutex.unlock();


        线程T2在满足条件之后,通过条件变量通知条件满足。



        三、Autolock/AutoMutex


        Autolock是为了简化Mutex的使用而定义的,它也定义在frameworks/native/include/utils/Mutex.h中,封装了Mutex,并利用c++的构造与析构机制。


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        用法很简单,定义一个局部临时的AutoMutex变量,在该变量定义的地方,构造函数被自动调用,会执行Mutex的lock()操作;在该变量作用域结束的地方,析构函数会被自动调用,会执行Mutex的unlock操作。

        1. Autolock(Mutex& mutex);  
        2. Autolock(Mutex* mutex);  
        3. ~Autolock();


        所以,可以在需要Mutex保护的区域开始的地方定义一个AutoMutex变量即可,即可实现用Mutex对该区域的保护。



        四、总结


        本文简要介绍了Android中常用的同步机制Mutex(AutoMutex)、Condition的使用。后续文章(《 Android中线程同步之MUTEX与Condtion的实现

        》与《 pthread之MUTEX与Condition用法

        》)看它们是如何实现的。