线程的最大特点是资源的共享性，但资源共享中的同步问题是多线程编程的难点。linux下提供了多种方式来处理线程同步，最常用的是互斥锁、条件变量和信号量。
一、互斥锁(mutex)
通过锁机制实现线程间的同步。
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初始化锁。在Linux下，线程的互斥量数据类型是pthread_mutex_t。在使用前,要对它进行初始化。
静态分配：pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
动态分配：int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutex_attr_t *mutexattr); -
加锁。对共享资源的访问，要对互斥量进行加锁，如果互斥量已经上了锁，调用线程会阻塞，直到互斥量被解锁。
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); -
解锁。在完成了对共享资源的访问后，要对互斥量进行解锁。
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); -
销毁锁。锁在是使用完成后，需要进行销毁以释放资源。
- int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex *mutex);
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#include <cstdio> #include <cstdlib> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include "iostream" using namespace std; pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; int tmp; void* thread(void *arg) { cout << "thread id is " << pthread_self() << endl; pthread_mutex_lock(&mutex); tmp = 12; cout << "Now a is " << tmp << endl; pthread_mutex_unlock(&mutex); return NULL; } int main() { pthread_t id; cout << "main thread id is " << pthread_self() << endl; tmp = 3; cout << "In main func tmp = " << tmp << endl; if (!pthread_create(&id, NULL, thread, NULL)) { cout << "Create thread success!" << endl; } else { cout << "Create thread failed!" << endl; } pthread_join(id, NULL); pthread_mutex_destroy(&mutex); return 0; } //编译：g++ -o thread testthread.cpp -lpthread二、条件变量(cond)
互斥锁不同，条件变量是用来等待而不是用来上锁的。条件变量用来自动阻塞一个线程，直到某特殊情况发生为止。通常条件变量和互斥锁同时使用。条件变量分为两部分: 条件和变量。条件本身是由互斥量保护的。线程在改变条件状态前先要锁住互斥量。条件变量使我们可以睡眠等待某种条件出现。条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，主要包括两个动作：一个线程等待"条件变量的条件成立"而挂起；另一个线程使"条件成立"（给出条件成立信号）。条件的检测是在互斥锁的保护下进行的。如果一个条件为假，一个线程自动阻塞，并释放等待状态改变的互斥锁。如果另一个线程改变了条件，它发信号给关联的条件变量，唤醒一个或多个等待它的线程，重新获得互斥锁，重新评价条件。如果两进程共享可读写的内存，条件变量可以被用来实现这两进程间的线程同步。
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初始化条件变量。
静态态初始化，pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIER;
动态初始化，int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr); -
等待条件成立。释放锁,同时阻塞等待条件变量为真才行。timewait()设置等待时间,仍未signal,返回ETIMEOUT(加锁保证只有一个线程wait)
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex *mutex,const timespec *abstime); -
激活条件变量。pthread_cond_signal,pthread_cond_broadcast（激活所有等待线程）
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); //解除所有线程的阻塞 -
清除条件变量。无线程等待,否则返回EBUSY
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
#include <stdio.h> #include <pthread.h> #include "stdlib.h" #include "unistd.h" pthread_mutex_t mutex; pthread_cond_t cond; void hander(void *arg) { free(arg); (void)pthread_mutex_unlock(&mutex); } void *thread1(void *arg) { pthread_cleanup_push(hander, &mutex); while(1) { printf("thread1 is running\n"); pthread_mutex_lock(&mutex); pthread_cond_wait(&cond, &mutex); printf("thread1 applied the condition\n"); pthread_mutex_unlock(&mutex); sleep(4); } pthread_cleanup_pop(0); } void *thread2(void *arg) { while(1) { printf("thread2 is running\n"); pthread_mutex_lock(&mutex); pthread_cond_wait(&cond, &mutex); printf("thread2 applied the condition\n"); pthread_mutex_unlock(&mutex); sleep(1); } } int main() { pthread_t thid1,thid2; printf("condition variable study!\n"); pthread_mutex_init(&mutex, NULL); pthread_cond_init(&cond, NULL); pthread_create(&thid1, NULL, thread1, NULL); pthread_create(&thid2, NULL, thread2, NULL); sleep(1); do { pthread_cond_signal(&cond); }while(1); sleep(20); pthread_exit(0); return 0; }#include <pthread.h> #include <unistd.h> #include "stdio.h" #include "stdlib.h" static pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; struct node { int n_number; struct node *n_next; }*head = NULL; static void cleanup_handler(void *arg) { printf("Cleanup handler of second thread./n"); free(arg); (void)pthread_mutex_unlock(&mtx); } static void *thread_func(void *arg) { struct node *p = NULL; pthread_cleanup_push(cleanup_handler, p); while (1) { //这个mutex主要是用来保证pthread_cond_wait的并发性 pthread_mutex_lock(&mtx); while (head == NULL) { //这个while要特别说明一下，单个pthread_cond_wait功能很完善，为何 //这里要有一个while (head == NULL)呢？因为pthread_cond_wait里的线 //程可能会被意外唤醒，如果这个时候head != NULL，则不是我们想要的情况。 //这个时候，应该让线程继续进入pthread_cond_wait // pthread_cond_wait会先解除之前的pthread_mutex_lock锁定的mtx， //然后阻塞在等待对列里休眠，直到再次被唤醒(大多数情况下是等待的条件成立 //而被唤醒，唤醒后，该进程会先锁定先pthread_mutex_lock(&mtx);，再读取资源 //用这个流程是比较清楚的 pthread_cond_wait(&cond, &mtx); p = head; head = head->n_next; printf("Got %d from front of queue/n", p->n_number); free(p); } pthread_mutex_unlock(&mtx); //临界区数据操作完毕，释放互斥锁 } pthread_cleanup_pop(0); return 0; } int main(void) { pthread_t tid; int i; struct node *p; //子线程会一直等待资源，类似生产者和消费者，但是这里的消费者可以是多个消费者，而 //不仅仅支持普通的单个消费者，这个模型虽然简单，但是很强大 pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL); sleep(1); for (i = 0; i < 10; i++) { p = (struct node*)malloc(sizeof(struct node)); p->n_number = i; pthread_mutex_lock(&mtx); //需要操作head这个临界资源，先加锁， p->n_next = head; head = p; pthread_cond_signal(&cond); pthread_mutex_unlock(&mtx); //解锁 sleep(1); } printf("thread 1 wanna end the line.So cancel thread 2./n"); //关于pthread_cancel，有一点额外的说明，它是从外部终止子线程，子线程会在最近的取消点，退出 //线程，而在我们的代码里，最近的取消点肯定就是pthread_cond_wait()了。 pthread_cancel(tid); pthread_join(tid, NULL); printf("All done -- exiting/n"); return 0; }三、信号量(sem)
如同进程一样，线程也可以通过信号量来实现通信，虽然是轻量级的。信号量函数的名字都以"sem_"打头。线程使用的基本信号量函数有四个。
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信号量初始化。
int sem_init (sem_t *sem , int pshared, unsigned int value);
这是对由sem指定的信号量进行初始化，设置好它的共享选项(linux 只支持为0，即表示它是当前进程的局部信号量)，然后给它一个初始值VALUE。 -
等待信号量。给信号量减1，然后等待直到信号量的值大于0。
int sem_wait(sem_t *sem); -
释放信号量。信号量值加1。并通知其他等待线程。
int sem_post(sem_t *sem); -
销毁信号量。我们用完信号量后都它进行清理。归还占有的一切资源。
int sem_destroy(sem_t *sem);
#include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <pthread.h> #include <semaphore.h> #include <errno.h> #define return_if_fail(p) if((p) == 0){printf ("[%s]:func error!/n", __func__);return;} typedef struct _PrivInfo { sem_t s1; sem_t s2; time_t end_time; }PrivInfo; static void info_init (PrivInfo* thiz); static void info_destroy (PrivInfo* thiz); static void* pthread_func_1 (PrivInfo* thiz); static void* pthread_func_2 (PrivInfo* thiz); int main (int argc, char** argv) { pthread_t pt_1 = 0; pthread_t pt_2 = 0; int ret = 0; PrivInfo* thiz = NULL; thiz = (PrivInfo* )malloc (sizeof (PrivInfo)); if (thiz == NULL) { printf ("[%s]: Failed to malloc priv./n"); return -1; } info_init (thiz); ret = pthread_create (&pt_1, NULL, (void*)pthread_func_1, thiz); if (ret != 0) { perror ("pthread_1_create:"); } ret = pthread_create (&pt_2, NULL, (void*)pthread_func_2, thiz); if (ret != 0) { perror ("pthread_2_create:"); } pthread_join (pt_1, NULL); pthread_join (pt_2, NULL); info_destroy (thiz); return 0; } static void info_init (PrivInfo* thiz) { return_if_fail (thiz != NULL); thiz->end_time = time(NULL) + 10; sem_init (&thiz->s1, 0, 1); sem_init (&thiz->s2, 0, 0); return; } static void info_destroy (PrivInfo* thiz) { return_if_fail (thiz != NULL); sem_destroy (&thiz->s1); sem_destroy (&thiz->s2); free (thiz); thiz = NULL; return; } static void* pthread_func_1 (PrivInfo* thiz) { return_if_fail(thiz != NULL); while (time(NULL) < thiz->end_time) { sem_wait (&thiz->s2); printf ("pthread1: pthread1 get the lock./n"); sem_post (&thiz->s1); printf ("pthread1: pthread1 unlock/n"); sleep (1); } return; } static void* pthread_func_2 (PrivInfo* thiz) { return_if_fail (thiz != NULL); while (time (NULL) < thiz->end_time) { sem_wait (&thiz->s1); printf ("pthread2: pthread2 get the unlock./n"); sem_post (&thiz->s2); printf ("pthread2: pthread2 unlock./n"); sleep (1); } return; } -
初始化条件变量。