互斥量mutex-摩杜云开发者社区

线程同步指多个线程协调地，有序地同步使用共享资源。多线程共享进程资源，一个线程访问共享资源需要一段完整地时间才能完成其读写操作，如果在这段时间内被其他线程打断，就会产生各种不可预知的错误。协调线程按一定的规则，不受打扰地访问共享资源，保证正确性，这便是线程同步的出发点。 互斥量，是最简单的线程同步机制，也是最常用的同步策略。

一、互斥量（mutex）：

互斥量是一种线程同步对象，“互斥”的含义是同一时刻只能有一个线程获得互斥量。一个互斥量对应一个共享资源，互斥量状态：1.解锁状态意味着共享资源可用，2.加锁状态意味着共享资源不可用。

一个线程需要使用共享资源时，使用lock申请：1.当互斥量为解锁状态，则占用互斥量，并给互斥量加锁，占用资源（互相量为加锁状态，其他线程不能使用互斥量并等待互斥量变为解锁状态），2.如果互斥量为加锁状态，则线程等待，直到互斥量为解锁状态（其他线程使用完共享资源后会解锁互斥量，释放资源）。
下面是mutex头文件中内容：

mutex类4种
std::mutex，最基本的 Mutex 类。
std::recursive_mutex，递归 Mutex 类。
std::time_mutex，定时 Mutex 类。
std::recursive_timed_mutex，定时递归 Mutex 类。
Lock 类（两种）
std::lock_guard，与 Mutex RAII 相关，方便线程对互斥量上锁。
std::unique_lock，与 Mutex RAII 相关，方便线程对互斥量上锁，但提供了更好的上锁和解锁控制。
其他类型
std::once_flag
std::adopt_lock_t
std::defer_lock_t
std::try_to_lock_t
函数
std::try_lock，尝试同时对多个互斥量上锁。
std::lock，可以同时对多个互斥量上锁。
std::call_once，如果多个线程需要同时调用某个函数，call_once 可以保证多个线程对该函数只调用一次。
二、meutex类的介绍

std::mutex 介绍

下面以 std::mutex 为例介绍 C++11 中的互斥量用法。

std::mutex 是C++11 中最基本的互斥量，std::mutex 对象提供了独占所有权的特性——即不支持递归地对 std::mutex 对象上锁，而 std::recursive_lock 则可以递归地对互斥量对象上锁。

std::mutex 的成员函数

1、构造函数，std::mutex不允许拷贝构造，也不允许 move 拷贝，最初产生的 mutex 对象是处于 unlocked 状态的。

2、lock()，调用线程将锁住该互斥量。线程调用该函数会发生下面 3 种情况：(1). 如果该互斥量当前没有被锁住，则调用线程将该互斥量锁住，直到调用 unlock之前，该线程一直拥有该锁。(2). 如果当前互斥量被其他线程锁住，则当前的调用线程被阻塞住。(3). 如果当前互斥量被当前调用线程锁住，则会产生死锁(deadlock)。

3、unlock()，解锁，释放对互斥量的所有权。

4、try_lock()，尝试锁住互斥量，如果互斥量被其他线程占有，则当前线程也不会被阻塞。线程调用该函数也会出现下面 3 种情况，(1). 如果当前互斥量没有被其他线程占有，则该线程锁住互斥量，直到该线程调用 unlock 释放互斥量。(2). 如果当前互斥量被其他线程锁住，则当前调用线程返回 false，而并不会被阻塞掉。(3). 如果当前互斥量被当前调用线程锁住，则会产生死锁(deadlock)。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
using std::thread;
using std::mutex;
using std::cout;
using std::endl;	
mutex mtx;
void print_block(int n, char c) {
	//给互斥量上锁
	mtx.lock();
	for (int i = 0;i < n;++i) {
		cout << c;
	}
	cout << endl;
	//解锁，释放对互斥量的所有权。
	mtx.unlock();
}
int main() {
	//创造两个线程对象
	thread th1(print_block, 50, '*');
	thread th2(print_block, 50, '#');
	th1.join();
	th2.join();
	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

三、recursive_mutex类的介绍

std::recursive_mutex 与 std::mutex 一样，也是一种可以被上锁的对象，但是和 std::mutex 不同的是，std::recursive_mutex 允许同一个线程对互斥量多次上锁（即递归上锁），来获得对互斥量对象的多层所有权，std::recursive_mutex 释放互斥量时需要调用与该锁层次深度相同次数的 unlock()，可理解为 lock() 次数和 unlock() 次数相同，除此之外，std::recursive_mutex 的特性和 std::mutex 大致相同。

四、time_mutex类的介绍

std::time_mutex 比 std::mutex 多了两个成员函数，try_lock_for()，try_lock_until()。

try_lock_for 函数接受一个时间范围，表示在这一段时间范围之内线程如果没有获得锁则被阻塞住（与 std::mutex 的 try_lock() 不同，try_lock 如果被调用时没有获得锁则直接返回 false），如果在此期间其他线程释放了锁，则该线程可以获得对互斥量的锁，如果超时（即在指定时间内还是没有获得锁），则返回 false。

try_lock_until 函数则接受一个时间点作为参数，在指定时间点未到来之前线程如果没有获得锁则被阻塞住，如果在此期间其他线程释放了锁，则该线程可以获得对互斥量的锁，如果超时（即在指定时间内还是没有获得锁），则返回 false。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <chrono>
std::timed_mutex mtx;
using std::cout;
using std::endl;
using std::thread;
void fireworks() {
	/******************************************************************
	*try_lock_for 函数接受一个时间范围，表示在这一段时间范围之内线程如果没有
	*获得锁则被阻塞住（与 std::mutex 的 try_lock() 不同，try_lock 如果被调
	*用时没有获得锁则直接返回 false），如果在此期间其他线程释放了锁，则该线程可
	*以获得对互斥量的锁，如果超时（即在指定时间内还是没有获得锁），则返回 false。
	*******************************************************************/
	while (!mtx.try_lock_for(std::chrono::milliseconds(300))) {
		cout << "-";//等待获取互斥锁期，每300ms输出字符‘-’
	}
	//获取到互斥锁时，此线程睡眠1s之后输出字符“*”并换行  
	std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
	cout << "*\n";
	//解锁
	mtx.unlock();
}
int main() {
	//创建线程对象数组
	thread threads[10];
	for (int i = 0;i < 10;++i) {
		threads[i] = thread(fireworks);
	}
	//这个用法是c++11的新特性:范围for，对于threads中的每个th执行th.join()操作
	for (auto &th : threads)
		th.join();
	system("pause");
	return EXIT_SUCCESS;
}

五、std：：recursive_timed_mutex类的介绍

和 std:recursive_mutex 与 std::mutex 的关系一样，std::recursive_timed_mutex 的特性也可以从 std::timed_mutex 推导出来，感兴趣的同鞋可以自行查阅