Linux 线程同步方法：互斥锁

1、互斥锁出现的原因

在单线程条件下，由于对数据操作，在同样的时间下，只有一个线程来操作。所以不用担心数据的同步问题。现代的操作系统，大都提供并发机制，虽然有时候是表面的并发。在Linux中，并发用的最多的是基于线程的并发，进程的代价太高了，这样，一个共享的数据，在同一时间内，可能有多个线程在操作。如果没有同步机制，那么想要保证每个线程操作的正确性，是很困难的。

2、互斥锁概念

互斥锁提供一个可以在同一时间，只让一个线程访问临界资源的的操作接口。互斥锁(Mutex)是个提供线程同步的基本锁。让上锁后，其他的线程如果想要锁上，那么会被阻塞，直到锁释放后。如果，在锁释放后，有多个线程被阻塞，那么，所有的被阻塞的线程会被设为可执行状态。第一个执行的线程，取得锁的控制权，上锁。其他的线程继续阻塞。互斥锁，是一种信号量，常用来防止两个进程或线程在同一时刻访问相同的共享资源。可以保证以下三点：
原子性：把一个互斥量锁定为一个原子操作，这意味着操作系统（或pthread函数库）保证了如果一个线程锁定了一个互斥量，没有其他线程在同一时间可以成功锁定这个互斥量。
唯一性：如果一个线程锁定了一个互斥量，在它解除锁定之前，没有其他线程可以锁定这个互斥量。
非繁忙等待：如果一个线程已经锁定了一个互斥量，第二个线程又试图去锁定这个互斥量，则第二个线程将被挂起（不占用任何cpu资源），直到第一个线程解除对这个互斥量的锁定为止，第二个线程则被唤醒并继续执行，同时锁定这个互斥量。
3、互斥锁系统原型

互斥锁的系统原型为：pthread_mutex_t，在用互斥锁之前，必须要初始化互斥锁，可以调用pthread_mutex_init;或者是PTHREAD_MUTEX_INITIALZER(仅用于静态分配内存)如果我们动态分配互斥锁（比如，用malloc），那么，在释放内存之前，必须调用pthread_mutex_destroy;

下面为互斥锁初始化和销毁的函数原型：

#include <pthread.h>

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,

                   const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

Both return: 0 if OK, error number on failure

互斥锁的上锁和解锁的函数原型为：

#include <pthread.h>

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

All return: 0 if OK, error number on failure

如果要锁上一个互斥锁用pthread_mutex_lock，当pthread_mutex_lock()返回时，该互斥锁已被锁定。线程调用该函数让互斥锁上锁，如果该互斥锁已被另一个线程锁定和拥有，则调用该线程将阻塞，直到该互斥锁变为可用为止;解锁用pthread_mutex_unlock;如果，一个线程不想被阻止，那么可以用pthread_mutex_trylock函数来上锁。如果一个线程调用pthread_mutex_trylock时，锁变量没有被其他的线程锁上，那么pthread_mutex_trylock会锁上锁变量，返回值0，表示成功。否则，pthread_mutex_trylock失败，返回EBUSY，没有上锁。