多线程同步-mutex

1. 互斥锁初始化

对互斥锁的初始化有静态初始化和动态初始化两种方式，静态初始化方式：
pthread_mutex_t mutex1 = PTHRAD_MUTEX_INITIALIZER;
动态初始化方式:
pthread_mutex_t mutex1;
pthread_mutex_init(&mutex1,NULL);
或者
pthread_mutext_t mutex1;
pthread_mutexattr_t mta;
pthread_mutexattr_init(&mta);
pthread_mutex_init(&mutex1,&mta);
pthread_mutexattr_destroy(&mta);

1.1 静态初始化

静态初始化的目的是用缺省属性初始化互斥锁，实现方式：

pthread_mutex_t mutex1 = PTHRAD_MUTEX_INITIALIZER;

在IBM技术文档中，提到：
The PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER macro initializes the static mutex mutex, setting its attributes to default values. This macro should only be used for static mutexes, as no error checking is performed.
这里的静态并不是指带有static 的mutex，例如：
static pthread_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
和pthead_mutex_t mutex1 = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;<必须是全局变量>
都是合法的，所谓的static mutex指的是static allocated.
全局变量和static 变量在内存中存储的地方都是静态区。
在POSIX Threads Programming中提到:

In cases where default mutex  attributes  are  appropriate,  the  macro PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER  can  be  used to initialize mutexes that arestatically allocated. The effect shall be equivalent  to  dynamic  initialization by a call to pthread_mutex_init() with parameter attr specified as NULL, except that no error checks are performed.https://computing.llnl.gov/tutorials/pthreads/#Mutexes

这里提到的就是statically allocated.

1.2 动态初始化

/*函数*/
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

pthread_mutex_init 用指定的属性（attr）来初始化mutex.如果atrr为NULL，初始化的效果和PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER是一致的。

如果初始化成功，返回0；其他任何返回值都表示错误。
返回EBUSY：表示再次初始化已经初始化但是还没有销毁的mutex。也就是说pthread_mutex_init，pthread_mutex_destroy成对出现，一旦mutex已经初始化，如果想再次对它进行初始化，必须先执行一次pthead_mutex_destroy，否则就会出现pthead_mutex_init 失败，返回EBUSY。
返回EINVAL：attr属性指无效。
2. 销毁互斥锁

/*函数*/
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

调用pthead_mutex_destroy来销毁未锁住的mutex，成功执行之后，mutex变成了未初始化。可以再次对mutex通过pthead_mutex_init或者PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER初始化。
返回值：
EBUSY：如果你销毁一个当前被锁住的mutex（例如调用：pthread_cond_wait 或者pthread_cond_timewait），pthread_mutex_destroy返回EBUSY。
EINVAL:如果mutex无效，调用phread_mutex_destroy返回EINVAL。

3. 阻塞锁定互斥锁

/*函数*/
int    pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

       我们在这里称调用pthread_mutex_lock的线程为master,当mutex未锁定时，master调用pthread_mutex_lock并成功，此时，master就拥有了mutex。如果此时，mutex已经被别的线程锁定，master就会阻塞在这里，知道mutex空闲。
       如果mutex的类型是PTHREAD_MUTEX_NORMAL,该函数不提供deadlock检查，因此，尝试锁定一个已经locked的mutex，会导致deadlock。如果某个线程尝试解除锁定的互斥锁不是由该线程锁定或未锁定，则将产生不确定的行为。
       如果mutex的类型是PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK，该函数会提供deadlock检查，因此，尝试锁定一个locked的mutex，会返回错误。如果某个线程尝试解除锁定的互斥锁不是由该线程锁定或者未锁定，则将返回错误。
       如果互斥锁类型为 PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE，则该互斥锁会保留锁定计数这一概念。线程首次成功获取互斥锁时，锁定计数会设置为 1。线程每重新锁定该互斥锁一次，锁定计数就增加 1。线程每解除锁定该互斥锁一次，锁定计数就减小 1。 锁定计数达到 0 时，该互斥锁即可供其他线程获取。如果某个线程尝试解除锁定的互斥锁不是由该线程锁定或者未锁定，则将返回错误。

如果互斥锁类型是 PTHREAD_MUTEX_DEFAULT，则尝试以递归方式锁定该互斥锁将产生不确定的行为。对于不是由调用线程锁定的互斥锁，如果尝试解除对它的锁定，则会产生不确定的行为。如果尝试解除锁定尚未锁定的互斥锁，则会产生不确定的行为。

成功执行pthread_mutex_lock返回0，返回其它任何值都表示执行失败。

4. 非阻塞锁定互斥锁

/*函数*/
int    pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); 

 pthread_mutex_trylock() 是 pthread_mutex_lock() 的非阻塞版本。如果 mutex 所引用的互斥对象当前被任何线程（包括当前线程）锁定，则将立即返回。否则，该互斥锁将处于锁定状态，调用线程拥有该mutex。
成功执行pthread_mutex_trylock,（调用线程拥有mutex）返回0。
返回EBUSY表示该mutex已经被锁定。

5. 解锁互斥锁

/*函数*/
int    pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

pthread_mutex_unlock() 释放互斥锁，成功执行此函数后，该线程不再拥有该互斥锁。互斥锁的释放方式取决于互斥锁的属性。 如果调用 pthread_mutex_unlock() 时有多个线程被 mutex 对象阻塞，则互斥锁变为可用时调度策略可确定获取该互斥锁的线程。 对于 PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE 类型的互斥锁，当计数达到零并且调用线程不再对该互斥锁进行任何锁定时，该互斥锁将变为可用。

pthread_mutex_unlock() 在成功完成之后会返回零。其他任何返回值都表示出现了错误。如果出现以下情况，该函数将失败并返回对应的值。

返回EPERM表示当前线程不拥有互斥锁。