【Boost】boost库中thread多线程详解2——mutex与lock

1. mutex对象类

mutex类主要有两种：独占式与共享式的互斥量。
▲ 独占式互斥量：
mutex: 独占式的互斥量，是最简单最常用的一种互斥量类型
try_mutex: 它是mutex的同义词，为了与兼容以前的版本而提供
timed_mutex: 它也是独占式的互斥量，但提供超时锁定功能
▲ 递归式互斥量：
recursive_mutex: 递归式互斥量，可以多次锁定，相应地也要多次解锁
recursive_try_mutex: 它是recursive_mutex 的同义词，为了与兼容以前的版本而提供
recursive_timed_mutex: 它也是递归式互斥量，基本功能同recursive_mutex, 但提供超时锁定功能
▲ 共享式互斥量：
shared_mutex: multiple-reader/single-writer 型的共享互斥量(又称读写锁)。
其中mutex有lock和unlock方法，shared_mutex除了提供lock和unlock方法外，还有shared_lock和shared_unlock方法。

2. lock模板类

▲ 独占锁：
boost::unique_lock<T>，其中T可以mutex中的任意一种。
  如果T为mutex，那么boost::unique_lock<boost::mutex>，构造与析构时则分别自动调用lock和unlock方法。
  如果T为shared_mutex，那么boost::unique_lock<boost::shared_mutex>，构造与析构时则分别调用shared_mutex的shared_lock和shared_unlock方法。
注意：scoped_lock也是独占锁，其源代码中定义如下；
  typedef unique_lock<mutex> scoped_lock;
  typedef unique_lock<timed_mutex> scoped_timed_lock;
▲ 共享锁：
boost::shared_lock<T>，其中的T只能是shared_mutex类。
当然还有其他一些锁：lock_guard, upgrade_lock等。

3. 读写锁的实现

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1. typedef boost::shared_lock<boost::shared_mutex> readLock;  
2. typedef boost::unique_lock<boost::shared_mutex> writeLock;  
3. boost::shared_mutex rwmutex;  
4.   
5. void readOnly()  
6. {  
7.   readLock rdlock(rwmutex);  
8.   // do something  
9. }  
10.   
11. void writeOnly()  
12. {  
13.   writeLock wtlock(rwmutex);  
14.   // do something  
15. }  

对同一个rwmutex，线程可以同时有多个readLock，这些readLock会阻塞任意一个企图获得writeLock的线程，直到所有的readLock对象都析构。如果writeLock首先获得了rwmutex，那么它会阻塞任意一个企图在rwmutex上获得readLock或者writeLock的线程。

4. boost::lock_guard<>和boost::unique_lock<>的区别

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1. boost::mutex m;  
2. void foo( )  
3. {  
4.   boost::lock_guard<boost::mutex> lk(m);  
5.   process(data);  
6. };  
7.   
8. // lock_guard只能像上面这样使用，而unique_lock允许设置超时，推迟锁定lock以及在对象销毁之前unlock。  
9. {  
10.   boost::unique_lock<boost::mutex> lk( m );  
11.   process( data );  
12.   lk.unlock( );  
13.   // do other thing  
14. };  
15.   
16. // 设置锁超时  
17. {  
18.   boost::unique_lock<boost::timed_mutex> lk(m, std::chrono::milliseconds(3)); // 超时3秒  
19.   if(lk)  
20.     process( data );  
21. };  

5. 简单示例

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1. namespace  
2. {  
3.     boost::mutex mutex;  
4.     boost::shared_mutex shared_mutex;  
5.   
6.     void wait(int seconds)  
7.     {  
8.         boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::seconds(seconds));  
9.     }  
10.   
11.     void threadfun1()  
12.     {  
13.         for (int i = 0; i < 5; ++i)  
14.         {  
15.             wait(1);  
16.             mutex.lock();  
17.             PRINT_DEBUG(i);  
18.             mutex.unlock();  
19.         }  
20.     }  
21.   
22.     void threadfun2()  
23.     {  
24.         for (int i = 0; i < 5; ++i)  
25.         {  
26.             wait(1);  
27.             boost::lock_guard<boost::mutex> lock(mutex);  
28.             PRINT_DEBUG(i);  
29.         }  
30.     }  
31.       
32.     void threadfun3()  
33.     {  
34.         for (int i = 0; i < 5; ++i)  
35.         {  
36.             wait(1);  
37.             // unique_lock<boost::mutex> = scoped_lock  
38.             boost::unique_lock<boost::mutex> lock(mutex);  
39.             std::cout << lock.owns_lock() << std::endl;  
40.             PRINT_DEBUG(i);  
41.         }  
42.     }  
43. }  
44.   
45. // 1. mutex例子  
46. void test_thread_syn1()  
47. {  
48.     boost::thread t1(&threadfun1);  
49.     boost::thread t2(&threadfun1);  
50.   
51.     t1.join();  
52.     t2.join();  
53. }  
54.   
55. //  2. lock_guard例子  
56. void test_thread_syn2()  
57. {  
58.     boost::thread t1(&threadfun2);  
59.     boost::thread t2(&threadfun2);  
60.   
61.     t1.join();  
62.     t2.join();  
63. }  
64.   
65. // 3. scoped_lock例子  
66. void test_thread_syn3()  
67. {  
68.     boost::thread t1(&threadfun3);  
69.     boost::thread t2(&threadfun3);  
70.   
71.     t1.join();  
72.     t2.join();  
73. }