GMutex


如果您的程式只是一個單執行緒，單一流程的程式，那麼通常您只要注意到程式邏輯的正確，您的程式通常就可以正確的執行您想要的功能，但當您的程式是多執行緒程式，多流程同時執行時，那麼您就要注意到更多的細節，例如在多執行緒共用同一物件的資料時。

如果一個物件所持有的資料可以被多執行緒同時共享存取時，您必須考慮到「資料同步」的 問題，所謂資料同步指的是兩份資料的整體性一致，例如物件A有 name與id兩個屬性，而有一份A1資料有name與id的資料要更新物件A的屬性，如果A1的name與id設定給A物件完成，則稱A1與A同步，如 果A1資料在更新了物件的name屬性時，突然插入了一份A2資料更新了A物件的id屬性，則顯然的A1資料與A就不同步，A2資料與A也不同步。

資料在多執行緒下共享時，就容易因為同時多個執行緒可能更新同一個物件的資訊，而造成物件資料的不同步，因為資料的不同步而可能引發的錯誤通常不易察覺， 而且可能是在您程式執行了幾千幾萬次之後，才會發生錯誤，而這通常會發生在您的產品已經上線之後，甚至是程式已經執行了幾年之後。

這邊舉個簡單的例子：
  • gmutex_demo.c
#include <glib.h>

struct _User {
    GString *name;
    GString *id;
    glong count;    
};
typedef struct _User User;

void user_set_name_id(User *user, GString *name, GString *id) {
    user->name = name;
    user->id = id;
    if(!user_check_name_id(user)) {
        g_print("%d: illegal name or id....\n", user->count);
    }
    user->count++;
}

gboolean user_check_name_id(User *user) {    
    return user->name->str[0] == user->id->str[0];
}

gpointer thread1(gpointer user) {
    GString *name = g_string_new("Justin Lin");
    GString *id = g_string_new("J.L.");
    while(TRUE) {
        user_set_name_id(user, name, id);
    }
}

gpointer thread2(gpointer user) {
    GString *name = g_string_new("Shang Hwang");
    GString *id = g_string_new("S.H.");
    while(TRUE) {
        user_set_name_id(user, name, id);
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    GMainLoop *mloop;
    
    if(!g_thread_supported()) {
        g_thread_init(NULL);
    }
    
    User user;
    
    mloop = g_main_loop_new(NULL, FALSE);

    g_thread_create(thread1, &user, FALSE, NULL);
    g_thread_create(thread2, &user, FALSE, NULL);
    
    g_main_loop_run(mloop);
    
    return 0;
}

在這個程式中，您可以設定使用者的名稱與縮寫id，並簡單檢查一下名稱與id的第一個字是否相同，單就這個程式本身而言，user_set_name_id()並沒有任何的錯誤，但如果它被 用於多執行緒的程式中，而且同一個物件被多個執行存取時，就會"有可能"發生錯誤，一個執行的可能結果如下（為簡化範例，並無設置停止條件，請直接Ctrl+C結束程式）：
51307: illegal name or id....
94812: illegal name or id....
140423: illegal name or id....
174257: illegal name or id....
214260: illegal name or id....
214260: illegal name or id....
259266: illegal name or id....
314738: illegal name or id....
350144: illegal name or id....
402701: illegal name or id....
444026: illegal name or id....
481165: illegal name or id....
....

看到了嗎？如果以單執行緒的觀點來看，上面的訊息在測試中根本不可能出現，然而在這個程式中卻出現了錯誤，而且重點是，第一次錯誤是發生在第51307次的設定（您的電腦上可能是不同的數字），如果您在程式完成並開始應用之後，這個時間點可能是幾個月甚至幾年之後。

問題出現哪？在於這邊：
void user_set_name_id(User *user, GString *name, GString *id) {
    user->name = name;
    user->id = id;
    if(!user_check_name_id(user)) {
        g_print("%d: illegal name or id....\n", user->count);
    }
    user->count++;
}


雖然您設定給它的參數並沒有問題，在某個時間點時，thread1設定了"Justin Lin", "J.L."給name與id，在進行測試的前一刻，thread2可能此時剛好呼叫user_set_name_id()，在name被設定為"Shang Hwang"時，user_check_name_id()開始執行，此時name等於"Shang Hwang"，而id還是"J.L."，所以user_check_name_id()就會傳回FALSE，結果就顯示了錯誤訊息。

您必須同步資料對物件的更新，也就是在有一個執行緒正在設定user物件的資料時，不可以又被另一個執行緒同時進行設定，您可以使用GMutex來進行這個動作，例如：
  • gmutex_demo.c
#include <glib.h>

GMutex *mutex = NULL;

struct _User {
    GString *name;
    GString *id;
    glong count;    
};
typedef struct _User User;

void user_set_name_id(User *user, GString *name, GString *id) {
    if(g_mutex_trylock(mutex)) {
        user->name = name;
        user->id = id;
        if(!user_check_name_id(user)) {
            g_print("%d: illegal name or id....\n", user->count);
        }
        user->count++;
        g_mutex_unlock(mutex);
    }
    else {
        g_usleep(1000);
    }
}

gboolean user_check_name_id(User *user) {    
    return user->name->str[0] == user->id->str[0];
}

gpointer thread1(gpointer user) {
    GString *name = g_string_new("Justin Lin");
    GString *id = g_string_new("J.L.");
    while(TRUE) {
        user_set_name_id(user, name, id);
    }
}

gpointer thread2(gpointer user) {
    GString *name = g_string_new("Shang Hwang");
    GString *id = g_string_new("S.H.");
    while(TRUE) {
        user_set_name_id(user, name, id);
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    GMainLoop *mloop;
    
    if(!g_thread_supported()) {
        g_thread_init(NULL);
    }
    
    User user;
    
    mloop = g_main_loop_new(NULL, FALSE);

    mutex = g_mutex_new();

    g_thread_create(thread1, &user, FALSE, NULL);
    g_thread_create(thread2, &user, FALSE, NULL);
    
    g_main_loop_run(mloop);
    
    return 0;
}

g_mutex_trylock()會嘗試鎖定GMutex，如果成功就傳回TRUE，並繼續執行程式碼，若此時有其它的執行 緒也嘗試鑜定GMutex，則會傳回FALSE，並無法執行GMutex現已鎖定的程式碼範圍，在這個程式中，則是使用if-else，在無法鎖定時，先 睡眠1毫秒後再嘗試。