C++11多线程(四):lock详解

参考链接:http://www.cnblogs.com/haippy/p/3346477.html
目录
1.c++11 lock介绍
2.std::lock_guard

3.std::unique_lock

4.std:unique_lock方法介绍

1.c++11 lock介绍
C++11 标准为我们提供了两种基本的锁类型，分别如下：


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。
另外还提供了几个与锁类型相关的 Tag 类，分别如下:


std::adopt_lock_t，一个空的标记类，定义如下：
struct adopt_lock_t {};
 该类型的常量对象adopt_lock（adopt_lock 是一个常量对象，定义如下：


constexpr adopt_lock_t adopt_lock {};，// constexpr 是 C++11 中的新关键字）
通常作为参数传入给 unique_lock 或 lock_guard 的构造函数。


std::defer_lock_t，一个空的标记类，定义如下：
struct defer_lock_t {};
 该类型的常量对象 defer_lock（defer_lock 是一个常量对象，定义如下：


constexpr defer_lock_t defer_lock {};，// constexpr 是 C++11 中的新关键字）
通常作为参数传入给 unique_lock 或 lock_guard 的构造函数。


std::try_to_lock_t，一个空的标记类，定义如下：
struct try_to_lock_t {};
 该类型的常量对象 try_to_lock（try_to_lock 是一个常量对象，定义如下：


constexpr try_to_lock_t try_to_lock {};，// constexpr 是 C++11 中的新关键字）

通常作为参数传入给 unique_lock 或 lock_guard 的构造函数。后面我们会详细介绍以上三种 Tag 类型在配合 lock_gurad 与 unique_lock 使用时的区别。

2.std::lock_guard
std::lock_gurad 是 C++11 中定义的模板类。定义如下：


template class lock_guard;
lock_guard 对象通常用于管理某个锁(Lock)对象，因此与 Mutex RAII 相关，方便线程对互斥量上锁，即在某个 lock_guard 对象的声明周期内，它所管理的锁对象会一直保持上锁状态；而 lock_guard 的生命周期结束之后，它所管理的锁对象会被解锁(注：类似 shared_ptr 等智能指针管理动态分配的内存资源 )。


locking 初始化
lock_guard 对象管理 Mutex 对象 m，并在构造时对 m 进行上锁（调用 m.lock()）。

std::lock_guard lck(mtx）;

adopting初始化
lock_guard 对象管理 Mutex 对象 m，与 locking 初始化(1) 不同的是， Mutex 对象 m 已被当前线程锁住。

	mtx.lock();
  std::lock_guard lck(mtx, std::adopt_lock);

3.std::unique_lock 介绍


但是 lock_guard 最大的缺点也是简单，没有给程序员提供足够的灵活度，因此，C++11 标准中定义了另外一个与 Mutex RAII 相关类 unique_lock，该类与 lock_guard 类相似，也很方便线程对互斥量上锁，但它提供了更好的上锁和解锁控制。

顾名思义，unique_lock 对象以独占所有权的方式（ unique owership）管理 mutex 对象的上锁和解锁操作，所谓独占所有权，就是没有其他的 unique_lock 对象同时拥有某个 mutex 对象的所有权。

在构造(或移动(move)赋值)时，unique_lock 对象需要传递一个 Mutex 对象作为它的参数，新创建的 unique_lock 对象负责传入的 Mutex 对象的上锁和解锁操作。


下面我们来分别介绍以上各个构造函数：
(1) 默认构造函数
新创建的 unique_lock 对象不管理任何 Mutex 对象。
(2) locking 初始化
新创建的 unique_lock 对象管理 Mutex 对象 m，并尝试调用 m.lock() 对 Mutex 对象进行上锁，如果此时另外某个 unique_lock 对象已经管理了该 Mutex 对象 m，则当前线程将会被阻塞。

	unique_lock uniqueloc1;
	uniqueloc1 = unique_lock(mtx1);

(3) try-locking 初始化

新创建的 unique_lock 对象管理 Mutex 对象 m，并尝试调用 m.try_lock() 对 Mutex 对象进行上锁，但如果上锁不成功，并不会阻塞当前线程。

lck1 = unique_lock(mtx1, try_to_lock);

(4) deferred 初始化
新创建的 unique_lock 对象管理 Mutex 对象 m，但是在初始化的时候并不锁住 Mutex 对象。 m 应该是一个没有当前线程锁住的 Mutex 对象。

	unique_lock lck1, lck2;
	lck1 = unique_lock(mtx1, defer_lock);
	lck2 = unique_lock(mtx2, defer_lock);
	lock(lck1, lck2); 
	cout << this_thread::get_id() << endl;

(5) adopting 初始化
新创建的 unique_lock 对象管理 Mutex 对象 m， m 应该是一个已经被当前线程锁住的 Mutex 对象。(并且当前新创建的 unique_lock 对象拥有对锁(Lock)的所有权)。

mutex mtx1,mtx2;
void test()
{
	lock(mtx1, mtx2);
	unique_lock lck1, lck2;
	lck1 = unique_lock(mtx1, adopt_lock);
	lck2 = unique_lock(mtx2, adopt_lock);
	cout << this_thread::get_id() << endl;
}

(6) locking 一段时间(duration)
新创建的 unique_lock 对象管理 Mutex 对象 m，并试图通过调用 m.try_lock_for(rel_time) 来锁住 Mutex 对象一段时间(rel_time)。
(7) locking 直到某个时间点(time point)
新创建的 unique_lock 对象管理 Mutex 对象m，并试图通过调用 m.try_lock_until(abs_time) 来在某个时间点(abs_time)之前锁住 Mutex 对象。
(8) 拷贝构造 [被禁用]
unique_lock 对象不能被拷贝构造。
(9) 移动(move)构造

新创建的 unique_lock 对象获得了由 x 所管理的 Mutex 对象的所有权(包括当前 Mutex 的状态)。调用 move 构造之后， x 对象如同通过默认构造函数所创建的，就不再管理任何 Mutex 对象了。

4.std:unique_lock方法介绍

1.std::unique_lock::lock
上锁操作，调用它所管理的 Mutex 对象的 lock 函数。如果在调用  Mutex 对象的 lock 函数时该 Mutex 对象已被另一线程锁住，则当前线程会被阻塞，直到它获得了锁。

2.std::unique_lock::unlock
解锁操作，调用它所管理的 Mutex 对象的 unlock 函数。

3.std::unique_lock::try_lock
上锁操作，调用它所管理的 Mutex 对象的 try_lock 函数，如果上锁成功，则返回 true，否则返回 false。

lck.try_lock()

4.std::unique_lock::try_lock_for
上锁操作，调用它所管理的 Mutex 对象的 try_lock_for 函数，如果上锁成功，则返回 true，否则返回 false。

try_lock_for(std::chrono::milliseconds(200))

5.std::unique_lock::try_lock_until
持续到某个时间点

lck.try_lock_until(chrono::steady_clock::now()+chrono::seconds(3))

6.std::unique_lock::release
返回指向它所管理的 Mutex 对象的指针，并释放所有权,并返回mutex*。

mutex* p_mtx = lck.release()
p_mtx->unlock();

7.std::unique_lock::owns_lock
返回当前 std::unique_lock 对象是否获得了锁。

std::unique_lock lck(mtx,std::try_to_lock);
  // print '*' if successfully locked, 'x' otherwise: 
  if (lck.owns_lock())

8.std::unique_lock::operator bool()
与 owns_lock 功能相同，返回当前 std::unique_lock 对象是否获得了锁。

  std::unique_lock lck(mtx,std::try_to_lock);
  // print '*' if successfully locked, 'x' otherwise: 
  if (lck)

9.std::unique_lock::mutex
返回当前 std::unique_lock 对象所管理的 Mutex 对象的指针。

  std::unique_lock lck (mtx);
  std::cout << "thread #" << id << " locked mutex " << lck.mutex()->id() << '\n';