多線程同步機制

一、多線程的特點：並發和異步

同步是指一個事件一個事件的完成，只有完成了上面的事件才能開始下面的事件；異步是指一個調用或請求發給調用者，調用者不用等待結果的返回而繼續當前的處理。為了防止並發和異步帶來線程間資源的競爭的無序性，需要引入同步機制。同步機制有互斥量（互斥鎖）、讀寫鎖和條件變量。

二、臨界資源和臨界區

臨界資源指同一時間只允許一個線程訪問的資源 

臨界區是指每個線程中訪問臨界資源的代碼

要使線程互斥的訪問資源，即應當讓它們互斥的進入臨界區。

三、

1.互斥鎖

工作流程：創建一個互斥鎖並初始化它，上鎖，解鎖，不用的時候銷毀它。

//定義一個互斥量
pthread_mutex_t mutex;

//互斥鎖的初始化
//動態初始化
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t* restrict mutex,const pthread_mutexattr_t* restrict attr);//attr為屬性，NULL表示默認屬性
//靜態初始化
pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

//上鎖
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t* mutex);//如果其它線程已經把互斥鎖上鎖，則這里阻塞線程
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t* mutex);//嘗試上鎖，若已經上鎖了，不阻塞，立即返回EBUSY
//解鎖
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t* mutex);

//互斥鎖的銷毀
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t* mutex);

2.讀寫鎖

比互斥鎖具有更高的並行性，但速度未必比互斥鎖快，因為讀寫鎖開銷更大。以讀模式加鎖后仍可以以讀模式加鎖，並不會造成阻塞。讀的時候，只要有寫的線程來了，后面再來的讀線程也會被阻塞，防止寫線程一直等。

//創建並初始化
pthread_rwlock_t rwlock=PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;
//動態初始化
int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t* restric rwlock,const pthread_rwlock_t* restrict attr);

//上鎖
//讀鎖
int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t* rwlock);
int pthread_rwlock_trylock(pthread_rwlock_t* rwlock);//不阻塞，立即返回EBUSY
//寫鎖
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t* rwlock);
int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t* rwlock);

//解鎖，無需說明是讀鎖還是寫鎖
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t* rwlock);

//讀寫鎖銷毀
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t* rwlock);

3.條件變量

條件變量一般結合互斥鎖來使用

//創建條件變量並初始化
pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER;
//動態初始化
int pthread_cond_init(pthread_cond_t * cond,pthread_condattr_t* cond_attr);//cond_attr為屬性，NULL表示默認屬性

//等待條件變量
int thread_cond_wait(pthread_cond_t * restrict cond,pthread_cond_t * restrict mutex);//調用之前應當先把互斥量上鎖，然后該函數解開鎖，然后阻塞等待條件成立，由下面的函數喚醒，並鎖上互斥量

//喚醒等待條件變量的線程
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t* cond);//只喚醒一個等待條件變量的線程
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t* cond);//喚醒所有等待線程

//條件變量的銷毀
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t* cond);