互斥量（互斥锁）与条件变量

使用pthread的互斥接口来保护数据，确保同一时间只有一个线程访问数据。互斥量从本质上来说是把锁。
条件变量是线程可用的另一种同步机制。条件变量给多个线程提供了一个会和的场所。
条件变量与互斥量一起使用时，允许线程以无竞争的方式等待特定的条件发生。
条件本身是由互斥量保护的。我们使用pthread_cond_wait等待条件变量变为真。
pthread_cond_wait的内部过程：
调用者把锁住的互斥量传递给函数，函数然后自动把调用线程放到等待条件的线程列表上，对互斥量解锁。 这就关闭了条件检查和线程进入休眠状态等待条件改变这两个操作之间的时间通道，这样线程就不会错过条件的任何变化。等待条件变量的变化（变为真或超时），pthread_cond_wait返回时，互斥量再次被锁住。
从pthread_cond_wait调用成功返回时，线程需要重新计算条件，因为另一个线程可能已经在运行并改变了条件。

下面两个可以用于通知线程条件已经满足：
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t * cond);
pthread_cond_signal通过条件变量cond发送消息，若多个消息在等待，它只唤醒一个（存在多个等待线程时按入队顺序激活其中一个）。pthread_cond_broadcast可以唤醒所有。
调用pthread_cond_signal后要立刻释放互斥锁，因为pthread_cond_wait的最后一步是要将指定的互斥量重新锁住，如果pthread_cond_signal之后没有释放互斥锁，pthread_cond_wait仍然要阻塞。

一般情况下pthread_cond_wait必须放在pthread_mutex_lock和pthread_mutex_unlock之间（也有放后面的），因为他要根据共享变量的状态来决定是否要等待，而为了不永远等待下去所以必须要在lock/unlock队中。

mutex互斥锁必须是普通锁（PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP）或者适应锁 （PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP），且在调用pthread_cond_wait()前必须由本线程加锁 （pthread_mutex_lock()），而在更新条件等待队列以前，mutex保持锁定状态，并在线程挂起进入等待前解锁。在条件满足从而离开 pthread_cond_wait()之前，mutex将被重新加锁，以与进入pthread_cond_wait()前的加锁动作对应。

为什么在唤醒线程后要重新mutex加锁？
了解 pthread_cond_wait() 的作用非常重要 – 它是 POSIX 线程信号发送系统的核心，也是最难以理解的部分。
首先，让我们考虑以下情况：线程为查看已链接列表而锁定了互斥对象，然而该列表恰巧是空的。这一特定线程什么也干不了 – 其设计意图是从列表中除去节点，但是现在却没有节点。因此，它只能：锁定互斥对象时，线程将调用 pthread_cond_wait(&mycond,&mymutex)。pthread_cond_wait() 调用相当复杂，因此我们每次只执行它的一个操作。
pthread_cond_wait() 所做的第一件事就是同时对互斥对象解锁（于是其它线程可以修改已链接列表），并等待条件 mycond 发生（这样当 pthread_cond_wait() 接收到另一个线程的“信号”时，它将苏醒）。现在互斥对象已被解锁，其它线程可以访问和修改已链接列表，可能还会添加项。 【要求解锁并阻塞是一个原子操作】
此时，pthread_cond_wait() 调用还未返回。对互斥对象解锁会立即发生，但等待条件 mycond 通常是一个阻塞操作，这意味着线程将睡眠，在它苏醒之前不会消耗 CPU 周期。这正是我们期待发生的情况。线程将一直睡眠，直到特定条件发生，在这期间不会发生任何浪费 CPU 时间的繁忙查询。从线程的角度来看，它只是在等待 pthread_cond_wait() 调用返回。
现在继续说明，假设另一个线程（称作“2 号线程”）锁定了 mymutex 并对已链接列表添加了一项。在对互斥对象解锁之后，2 号线程会立即调用函数 pthread_cond_broadcast(&mycond)。此操作之后，2 号线程将使所有等待 mycond 条件变量的线程立即苏醒。这意味着第一个线程（仍处于 pthread_cond_wait() 调用中）现在将苏醒。
现在，看一下第一个线程发生了什么。您可能会认为在 2 号线程调用 pthread_cond_broadcast(&mymutex) 之后，1 号线程的 pthread_cond_wait() 会立即返回。不是那样！实际上，pthread_cond_wait() 将执行最后一个操作：重新锁定 mymutex。一旦 pthread_cond_wait() 锁定了互斥对象，那么它将返回并允许 1 号线程继续执行。那时，它可以马上检查列表，查看它所感兴趣的更改。

来看一个百度百科上的例子：

In Thread1:
pthread_mutex_lock(&m_mutex);   
pthread_cond_wait(&m_cond,&m_mutex);   
pthread_mutex_unlock(&m_mutex);  

In Thread2:
pthread_mutex_lock(&m_mutex);   
pthread_cond_signal(&m_cond);   
pthread_mutex_unlock(&m_mutex);  

为什么要与pthread_mutex 一起使用呢？ 这是为了应对 线程1在调用pthread_cond_wait()但线程1还没有进入wait cond的状态的时候，此时线程2调用了 cond_singal 的情况。 如果不用mutex锁的话，这个cond_singal就丢失了。加了锁的情况是，线程2必须等到 mutex 被释放（也就是 pthread_cod_wait() 释放锁并进入wait_cond状态 ，此时线程2上锁） 的时候才能调用cond_singal.

pthread_cond_signal即可以放在pthread_mutex_lock和pthread_mutex_unlock之间，也可以放在pthread_mutex_lock和pthread_mutex_unlock之后，但是各有有缺点。
之间：

pthread_mutex_lock
    xxxxxxx
pthread_cond_signal
pthread_mutex_unlock

缺点：在某下线程的实现中，会造成等待线程从内核中唤醒（由于cond_signal)然后又回到内核空间（因为cond_wait返回后会有原子加锁的 行为），所以一来一回会有性能的问题。但是在LinuxThreads或者NPTL里面，就不会有这个问题，因为在Linux 线程中，有两个队列，分别是cond_wait队列和mutex_lock队列， cond_signal只是让线程从cond_wait队列移到mutex_lock队列，而不用返回到用户空间，不会有性能的损耗。
所以在Linux中推荐使用这种模式。
之后：

pthread_mutex_lock
    xxxxxxx
pthread_mutex_unlock
pthread_cond_signal

优点：不会出现之前说的那个潜在的性能损耗，因为在signal之前就已经释放锁了
缺点：如果unlock和signal之前，有个低优先级的线程正在mutex上等待的话，那么这个低优先级的线程就会抢占高优先级的线程（cond_wait的线程)，而这在上面的放中间的模式下是不会出现的。