相互排他ロック (mutex) は、スレッドの実行を直列化したいときに使用します。相互排他ロックでスレッド間の同期をとるときは、通常、コードの危険領域が複数のスレッドによって同時に実行されないようにするという方法を使用します。単一のスレッドのコードを保護する目的で相互排他ロックを使用することもできます。
デフォルトの mutex 属性を変更するには、属性オブジェクトを宣言して初期化します。多くの場合、アプリケーションの先頭部分の一箇所で設定しますので、mutex 属性は、すばやく見つけて簡単に変更できます。表 4–1 に、mutex 属性を操作する関数を示します。
表 4–1 mutex 属性ルーチン
操作 |
参照先 |
---|---|
mutex 属性オブジェクトの初期化 | |
mutex 属性オブジェクトの削除 | |
mutex のスコープ設定 | |
mutex のスコープの値の取得 | |
mutex の型属性の設定 | |
mutex の型属性の取得 | |
mutex 属性のプロトコルの設定 | |
mutex 属性のプロトコルの取得 | |
mutex 属性の優先順位上限の設定 | |
mutex 属性の優先順位上限の取得 | |
mutex の優先順位上限の設定 | |
mutex の優先順位上限の取得 | |
mutex の堅牢度属性の設定 | |
mutex の堅牢度属性の取得 |
mutex オブジェクトに関連付けられた属性をデフォルト値に初期化するには、pthread_mutexattr_init(3C) を使用します。各属性オブジェクトのための記憶領域は、実行時にスレッドシステムによって割り当てられます。
int pthread_mutexattr_init(pthread_mutexattr_t *mattr);
#include <pthread.h> pthread_mutexattr_t mattr; int ret; /* initialize an attribute to default value */ ret = pthread_mutexattr_init(&mattr);
mattr は不透明な
型で、システムによって割り当てられた属性オブジェクトを格納します。mattr オブジェクト内の属性については、表 4–2 を参照してください。
mutex 属性オブジェクトを再度初期化する場合は、あらかじめ pthread_mutexattr_destroy(3C) を呼び出して、オブジェクトを削除しておく必要があります。pthread_mutexattr_init() を呼び出すと、不透明なオブジェクトが割り当てられます。そのオブジェクトが削除されないと、結果的にメモリーリークを引き起こします。
表 4–2 mattr のデフォルトの属性値
属性 |
値 |
結果 |
---|---|---|
pshared |
PTHREAD_PROCESS_PRIVATE |
初期化された mutex を 1 つのプロセス内で使用できます。その mutex を操作できるのは同じプロセスで生成されたスレッドだけです。 |
type |
PTHREAD_MUTEX_DEFAULT |
Solaris Pthreads 実装では、PTHREAD_MUTEX_DEFAULT は、デッドロックを検出しない PTHREAD_MUTEX_NORMAL に割り当てられます。 |
プロトコル |
PTHREAD_PRIO_NONE |
スレッドの優先順位とスケジューリングは、そのスレッドが所有する mutex の優先順位の影響を受けません。 |
prioceiling |
– |
prioceiling の値は、sched_get_priority_min() および sched_get_priority_max() 関数によって返される、SCHED_FIFO 方針に関する既存の優先順位の範囲から取得されます。この優先順位の範囲は、mutex が作成された Solaris バージョンによって決定されます。 |
robustness |
PTHREAD_MUTEX_STALLED_NP |
mutex の所有者が終了すると、この mutex に関する pthread_mutex_lock() への将来のすべての呼び出しは進行過程からブロックされます。 |
pthread_mutexattr_init() は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。以下のいずれかの条件が検出されると、この関数は失敗し、次の値を返します。
ENOMEM
説明:メモリー不足のため、mutex 属性オブジェクトを初期化できません。
pthread_mutexattr_destroy(3C) は、pthread_mutexattr_init() によって生成された属性オブジェクトの管理に使用されていた記憶領域の割り当てを解除します。
int pthread_mutexattr_destroy(pthread_mutexattr_t *mattr)
#include <pthread.h> pthread_mutexattr_t mattr; int ret; /* destroy an attribute */ ret = pthread_mutexattr_destroy(&mattr);
pthread_mutexattr_destroy() は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。以下の条件が検出されると、この関数は失敗し、対応する値を返します。
EINVAL
説明:mattr で指定された値が無効です。
pthread_mutexattr_setpshared(3C) は、mutex 変数のスコープを設定します。
int pthread_mutexattr_setpshared(pthread_mutexattr_t *restrict mattr, int *restrict pshared);
#include <pthread.h> pthread_mutexattr_t mattr; int ret; ret = pthread_mutexattr_init(&mattr); /* * resetting to its default value: private */ ret = pthread_mutexattr_setpshared(&mattr, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);
mutex 変数のスコープは、プロセス専用 (プロセス内) またはシステム共通 (プロセス間) です。複数のプロセスのスレッド間で mutex を共有させるには、pshared 属性を PTHREAD_PROCESS_SHARED に設定して、共有メモリー内に mutex を生成します。
mutex の pshared 属性を PTHREAD_PROCESS_PRIVATE に設定した場合、その mutex を操作できるのは同じプロセスで生成されたスレッドだけです。
pthread_mutexattr_setpshared () は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。以下の条件が検出されると、この関数は失敗し、対応する値を返します。
EINVAL
説明:mattr で指定された値が無効です。
pthread_mutexattr_getpshared(3C) は、pthread_mutexattr_setpshared() によって定義された mutex 変数のスコープを返します。
int pthread_mutexattr_getpshared(pthread_mutexattr_t *restrict mattr, int *restrict pshared);
#include <pthread.h> pthread_mutexattr_t mattr; int pshared, ret; /* get pshared of mutex */ ret = pthread_mutexattr_getpshared(&mattr, &pshared);
属性オブジェクト mattr の pshared の現在値を取得します。これは PTHREAD_PROCESS_SHARED と PTHREAD_PROCESS_PRIVATE のどちらかです。
pthread_mutexattr_getpshared () は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。以下の条件が検出されると、この関数は失敗し、対応する値を返します。
EINVAL
説明:mattr で指定された値が無効です。
pthread_mutexattr_settype(3C) は、mutex の型 (type) 属性を設定します。
#include <pthread.h> int pthread_mutexattr_settype(pthread_mutexattr_t *attr , int type);
型 (type) 属性のデフォルト値は PTHREAD_MUTEX_DEFAULT です。
型 (type) 引数は mutex の型を指定します。以下に、有効な mutex 型を示します。
PTHREAD_MUTEX_NORMAL
説明:この型の mutex はデッドロックを検出しません。スレッドが、この mutex をロック解除しないでもう一度ロックしようとすると、mutex はデッドロックします。別のスレッドによってロックされた mutex をロック解除しようとした場合、引き起こされる動作は未定義です。また、ロック解除された mutex をロック解除しようとした場合、引き起こされる動作は不定です。
PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK
説明:この型の mutex はエラーチェックを行います。スレッドがこの mutex をロック解除しないでもう一度ロックしようとすると、エラーを返します。あるスレッドがロックした mutex を別のスレッドがロック解除しようとすると、エラーが返されます。また、ロック解除された mutex をロック解除しようとするとエラーを返します。
PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE
説明:スレッドがこの mutex をロック解除しないでもう一度ロックしようとすると、正常にロックできます。PTHREAD_MUTEX_NORMAL 型の mutex ではロックを繰り返すとデッドロックが発生しますが、この型の mutex では発生しません。複数回ロックされた mutex を別のスレッドが獲得するときには、その前に同じ回数ロック解除する必要があります。あるスレッドがロックした mutex を別のスレッドがロック解除しようとすると、エラーが返されます。また、ロック解除された mutex をロック解除しようとするとエラーを返します。
PTHREAD_MUTEX_DEFAULT
説明:この属性は、ほかの mutex 型に割り当てることができます。Solaris の実装では、この属性は PTHREAD_PROCESS_NORMAL に割り当てられます。
pthread_mutexattr_settype 関数は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。
EINVAL
説明:type または attr の値が無効です。
pthread_mutexattr_gettype(3C) は、pthread_mutexattr_settype() によって設定された mutex の型 (type) 属性を取得します。
#include <pthread.h> int pthread_mutexattr_gettype(pthread_mutexattr_t *restrict attr , int *restrict type);
型 (type) 属性のデフォルト値は PTHREAD_MUTEX_DEFAULT です。
型 (type) 引数は mutex の型を指定します。有効な mutex 型を以下に示します。
PTHREAD_MUTEX_NORMAL
PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK
PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE
PTHREAD_MUTEX_DEFAULT
それぞれの型については、「pthread_mutexattr_settype の構文」を参照してください。
pthread_mutexattr_gettype() は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。
EINVAL
説明:type で指定された値が無効です。
pthread_mutexattr_setprotocol(3C) は、mutex 属性オブジェクトのプロトコル属性を設定します。
#include <pthread.h> int pthread_mutexattr_setprotocol(pthread_mutexattr_t *attr, int protocol);
attr は、先の pthread_mutexattr_init() の呼び出しによって作成された mutex 属性オブジェクトを指します。
protocol には、mutex 属性オブジェクトに適用されるプロトコルを指定します。
pthread.h に定義されている protocol の値は、次の値のうちのいずれか 1 つです。 PTHREAD_PRIO_NONE、PTHREAD_PRIO_INHERIT、または PTHREAD_PRIO_PROTECT です。
PTHREAD_PRIO_NONE
PTHREAD_PRIO_INHERIT
このプロトコル値は、所有しているスレッドの優先順位とスケジューリングに影響します。より優先順位の高いスレッドが thrd1 の所有する 1 つまたは複数の mutex 上でブロックされている場合、これらの mutex が PTHREAD_PRIO_INHERIT を使用して初期化されていると、thrd1 はより高い優先順位、すなわち thrd1 が所有する mutex を待っているスレッドの最高優先順位で実行されます。
thrd1 が別のスレッド thrd3 が所有する mutex をブロックしている場合、同様の優先順位継承効果が thrd3 に対して再帰的に伝播されます。
優先順位の逆転を避けるには、 PTHREAD_PRIO_INHERIT を使用します。優先順位の低いスレッドが、そのスレッドより優先順位の高いスレッドが必要としているロックを保持していると、優先順位が逆転します。優先順位の高いスレッドは、優先順位の低いスレッドがロックを解除するまで実行を続行できません。
優先順位の継承を使用しない場合は、優先順位の低いスレッドが長期間実行をスケジュールされないために、優先順位の高いスレッドが同じ期間ブロックされる可能性があります。優先順位の継承では、優先順位の低いスレッドの優先順位を一時的に上げることによって、そのスレッドがすばやく実行をスケジュールされてロックを解放し、それによって優先順位の高いスレッドがそのロックを獲得できるようにします。優先順位の低いスレッドは、ロックを解放すると、元の低い優先順位に戻ります。
PTHREAD_PRIO_PROTECT
スレッドが PTHREAD_PRIO_PROTECT で初期化された mutex を 1 つ以上所有している場合、このプロトコル値は、スレッド (thrd2 など) の優先順位とスケジューリングに影響します。thrd2 は、より高い優先順位または自分が所有しているすべての mutex の中でもっとも高い優先順位で実行します。thrd2 が所有するいずれかの mutex でブロックされているより優先度の高いスレッドは、thrd2 のスケジューリングには影響を与えません。
PTHREAD_PRIO_INHERIT および PTHREAD_PRIO_PROTECT mutex 属性を使用できるのは、リアルタイム (RT) スケジューリングクラス SCHED_FIFO または SCHED_RR で実行されている特権付きプロセスだけです。
スレッドは、 PTHREAD_PRIO_INHERIT で初期化された mutex と PTHREAD_PRIO_PROTECT で初期化された mutex を複数同時に所有できます。この場合、スレッドは、これらのプロトコルのいずれかで獲得された最高の優先順位で実行します。
pthread_mutexattr_setprotocol() は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。
次のどちらかの条件が検出されると、pthread_mutexattr_setprotocol() は失敗し、対応する値を返します。
EINVAL
説明:attr または protocol に指定した値は無効です。
EPERM
説明:呼び出し元はこの操作を行うための権限を持っていません。
pthread_mutexattr_getprotocol(3C) は、mutex 属性オブジェクトのプロトコル属性を取得します。
#include <pthread.h> int pthread_mutexattr_getprotocol(const pthread_mutexattr_t *restrict attr, int *restrict protocol);
attr は、先の pthread_mutexattr_init() の呼び出しによって作成された mutex 属性オブジェクトを指します。
protocol には、次のプロトコル属性のうちいずれか 1 つが含まれています。 PTHREAD_PRIO_NONE、PTHREAD_PRIO_INHERIT、または PTHREAD_PRIO_PROTECT です。これらはヘッダー <pthread.h> で定義されています。
pthread_mutexattr_getprotocol() は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。
次のどちらかの条件が検出されると、pthread_mutexattr_getprotocol() は失敗し、条件に対応する値を返します。
EINVAL
説明:attr で指定された値が NULL か、attr または protocol で指定された値が無効です。
EPERM
説明:呼び出し元はこの操作を行うための権限を持っていません。
pthread_mutexattr_setprioceiling(3C) は、mutex 属性オブジェクトの優先順位上限属性を設定します。
#include <pthread.h> int pthread_mutexattr_setprioceiling(pthread_mutexatt_t *attr, int prioceiling);
attr は、先の pthread_mutexattr_init() の呼び出しによって作成された mutex 属性オブジェクトを指します。
prioceiling には、初期化された mutex の優先順位上限を指定します。この上限は、mutex によって保護されている重要領域が実行される最小の優先レベルを定義します。prioceiling は、SCHED_FIFO によって定義される優先順位の最大範囲内にあります。優先順位が逆転しないように、特定の mutex をロックするすべてのスレッドの中でもっとも高い優先順位と同じかまたはそれを上回る優先順位を prioceiling として設定します。
pthread_mutexattr_setprioceiling() は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。
次のどちらかの条件が検出されると、pthread_mutexattr_setprioceiling() は失敗し、対応する値を返します。
EINVAL
説明:attr で指定された値が NULL または無効であるか、prioceiling が無効です。
EPERM
説明:呼び出し元はこの操作を行うための権限を持っていません。
pthread_mutexattr_getprioceiling(3C) は、mutex 属性オブジェクトの優先順位上限属性を取得します。
#include <pthread.h> int pthread_mutexattr_getprioceiling(const pthread_mutexatt_t *restrict attr, int *restrict prioceiling);
attr は、先の pthread_mutexattr_init() の呼び出しによって作成された属性オブジェクトを指します。
pthread_mutexattr_getprioceiling() は、初期化された mutex の優先順位上限を prioceiling で返します。この上限は、mutex によって保護されている重要領域が実行される最小の優先レベルを定義します。prioceiling は、SCHED_FIFO によって定義される優先順位の最大範囲内にあります。優先順位が逆転しないように、特定の mutex をロックするすべてのスレッドの中でもっとも高い優先順位と同じかまたはそれを上回る優先順位を prioceiling として設定します。
pthread_mutexattr_getprioceiling() は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。
次のどちらかの条件が検出されると、pthread_mutexattr_getprioceiling() は失敗し、対応する値を返します。
EINVAL
説明:attr で指定された値が NULL です。
EPERM
説明:呼び出し元はこの操作を行うための権限を持っていません。
pthread_mutexattr_setprioceiling(3C) は、mutex の優先順位上限を設定します。
#include <pthread.h> int pthread_mutex_setprioceiling(pthread_mutex_t *restrict mutex, int prioceiling, int *restrict old_ceiling);
pthread_mutex_setprioceiling() は mutex の優先順位上限、つまり prioceiling を変更します。pthread_mutex_setprioceiling() は、mutex のロックが解除されている場合 mutex をロックするか、mutex を正常にロックできるようになるまでブロックして、mutex の優先順位上限を変更し、mutex を開放します。()mutex をロックするプロセスでは、優先順位保護プロトコルを守る必要はありません。
pthread_mutex_setprioceiling() が正常に終了すると、優先順位上限の以前の値が old_ceiling で返されます。pthread_mutex_setprioceiling() が失敗すると、mutex の優先順位上限は元のままになります。
pthread_mutex_setprioceiling() は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。
次のいずれかの条件が検出されると、pthread_mutex_setprioceiling() は失敗し、対応する値を返します。
EINVAL
説明:prioceiling で要求された優先順位が範囲外です。
EINVAL
説明:mutex が、THREAD_PRIO_PROTECT の値を持つ protocol 属性で初期化されていませんでした。
EPERM
説明:呼び出し元はこの操作を行うための権限を持っていません。
pthread_mutexattr_getprioceiling(3C) は、mutex の優先順位上限を取得します。
#include <pthread.h> int pthread_mutex_getprioceiling(const pthread_mutex_t *restrict mutex, int *restrict prioceiling);
pthread_mutex_getprioceiling() は、mutex の優先順位上限、つまり prioceiling を返します。
pthread_mutex_getprioceiling() は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。
次の条件が検出されると、pthread_mutexatt_getprioceiling() は失敗し、対応する値を返します。
次のいずれかの条件が検出されると、pthread_mutex_getprioceiling() は失敗し、対応する値を返します。
EINVAL
説明:mutex で指定された値は現在の既存の mutex を参照していません。
EPERM
説明:呼び出し元はこの操作を行うための権限を持っていません。
pthread_mutexattr_setrobust_np(3C) は、mutex 属性オブジェクトの堅牢度属性を設定します。
#include <pthread.h> int pthread_mutexattr_setrobust_np(pthread_mutexattr_t *attr, int *robustness);
pthread_mutexattr_setrobust_np() が適用されるのは、シンボル _POSIX_THREAD_PRIO_INHERIT が定義されている場合だけです。
Solaris 10 および以前のリリースでは、PTHREAD_MUTEX_ROBUST_NP 属性は、自身も PTHREAD_PRIO_INHERIT プロトコル属性でマークされている mutex にのみ適用できます。この制限は、それ以降の Solaris リリースでは解消されています。
attr は、先の pthread_mutexattr_init() の呼び出しによって作成された mutex 属性オブジェクトを指します。
robustness は、mutex の所有者が (通常はプロセスが異常終了したために) mutex をロック解除しないで終了した場合の動作を定義します。pthread.h に定義可能な robustness の値は、PTHREAD_MUTEX_ROBUST_NP または PTHREAD_MUTEX_STALLED_NP です。デフォルト値は、PTHREAD_MUTEX_STALLED_NP です。
PTHREAD_MUTEX_STALLED_NP
mutex の所有者が mutex をロック解除しないで終了すると、それ以降の pthread_mutex_lock() へのすべての呼び出しは、指定しない方法で進行過程からブロックされます。
PTHREAD_MUTEX_ROBUST_NP
mutex の所有者が mutex をロック解除しないで終了すると、mutex はロック解除されます。この mutex の次の所有者がその mutex を獲得し、エラーコード EOWNERDEAD が返されます。
アプリケーションは pthread_mutex_lock() からのリターンコードを常にチェックして、PTHREAD_MUTEX_ROBUST_NP 属性で初期化された mutex がないかどうかを確認する必要があります。
この mutex の新しい所有者は、mutex によって保護されている状態を整合させる必要があります。これは、前の所有者が終了したときに状態が不整合のままになっている可能性があるためです。
新しい所有者が状態を整合できる場合は、その mutex に対して pthread_mutex_consistent_np() を呼び出してから mutex をロック解除します。これによって mutex は整合性があるとしてマークされるため、以降の pthread_mutex_lock() および pthread_mutex_unlock() の呼び出しが通常の方法で動作します。
新しい所有者が状態を整合できない場合は、その mutex に対して pthread_mutex_consistent_np() を呼び出さずに、mutex をロック解除してください。
すべての待機者が呼び起こされ、それ以降の pthread_mutex_lock() へのすべての呼び出しは mutex の獲得に失敗し、エラーコード ENOTRECOVERABLE を返します。この時点で、pthread_mutex_destroy() を呼び出して mutex を削除し、pthread_mutex_int() を呼び出して初期化し直すことによって、mutex の状態を整合させることができます。ただし、この mutex によって保護されていた状態は不整合のままになるため、何らかの形式のアプリケーション復旧が必要になります。
EOWNERDEAD を持つロックを獲得したスレッドが mutex をロック解除しないで終了すると、次の所有者が EOWNERDEAD のリターンコードを持つロックを獲得します。
pthread_mutexattr_setrobust_np() は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。
次の条件が検出されると、pthread_mutexattr_setrobust_np() は失敗する可能性があります。
EINVAL
説明:attr または robustness で指定された値は無効です。
pthread_mutexattr_getrobust_np(3C) は、mutex 属性オブジェクトの堅牢度属性を取得します。
#include <pthread.h> int pthread_mutexattr_getrobust_np(const pthread_mutexattr_t *attr, int *robustness);
attr は、先の pthread_mutexattr_init() の呼び出しによって作成された mutex 属性オブジェクトを指します。
robustness は、mutex 属性オブジェクトの堅牢度属性の値です。
pthread_mutexattr_getrobust_np() は、正常終了時に 0 を返します。それ以外の戻り値は、エラーが発生したことを示します。
次の条件が検出されると、pthread_mutexattr_getrobust_np() は失敗する可能性があります。
EINVAL
説明:attr または robustness で指定された値は無効です。