Linux 线程同步——信号量
一、线程同步的概念
这里的同步就是对程序的执行进行控制，因为如果不进行控制就会出现错误的问题，这里的控制是为了保证程序的正确性。
线程同步指的是当一个线程在对某个临界资源进行操作时，其他线程都不可以对这个资源进行操作，直到该线程完成操作， 其他线程才能操作，也就是协同步调，让线程按预定的先后次序进行运行。
线程同步的方法有四种：互斥锁、信号量、条件变量、读写锁。
二、信号量
1.信号量的应用引入示例
代码如下：
运行结果：
第一次运行结果：
第二次运行结果：
由结果可以看出，并不是每个线程每次输出的都是5000，而是会有低于5000的情况，这是因为可能会有两个线程在并行运行的时候同时去访问变量g_count，两个线程拿到的g_count的值是相同的，同时执行g_count++，这样就会导致两个线程并不会把g_count的值分别加两次，属于两个线程同时对g_count加1，相当于g_count只加了一次，就会使我们少一个数字。
使用信号量解决上面这一问题。
2.信号量函数
线程中使用的基本信号量函数有4个。
（1）sem_init()初始化信号量
参数解释：
第一个参数sem：信号量的变量。
第二个参数pshared：控制信号量的类型，如果其值为0，就表示整个信号量是当前进程的局部信号量，不让该信号量在多个进程之间共享。否则这个信号量就可以在多个进程之间共享。一般设置为0，不让信号量在进程间共享。
第三个参数value：无符号类型，设置信号量的初始值。
（2）sem_wait()P操作
参数解释：
参数sem：传所定义的信号量的地址。
该将对该信号量执行P（-1）操作。
（3）sem_post()V操作
参数解释：
参数sem：传所定义的信号量的地址。
该函数将对该信号量执行V（+1）操作。
（4）sem_destroy()销毁信号量
参数解释：
参数sem：传所定义的信号量的地址。
该函数将销毁所指向的信号量。
3.信号量的具体应用
将上述示例中的代码修改之后如下：
运行结果：
此时，在每一个线程中都加入了信号量，在g_count++之前进行p操作获取资源，如果获取不到则说明另外四个线程中的其中一个正在使用信号量，使用完之后执行了v操作，这时当前这个线程才可以成功执行p操作，才可以执行g_count++操作，执行完g_count++操作之后再执行v操作释放资源，此时其他线程才可以使用信号量。这样就避免了两个或者多个线程同时获取g_count的值进行++操作，然后导致g_count的值只被加了一次。这样就会输出正确的g_count在5个线程中加了1000次之后的值5000。
三、互斥锁
1.互斥锁的概念
互斥锁也称为互斥量，互斥锁是多线程程序中的同步访问方法的一种。互斥锁允许程序员锁住某一个对象，使得每次只能有一个线程访问它。为了控制对关键代码的访问，必须在进入这段代码之前设置一个互斥锁，然后在完成操作之后解锁它。
【注意】加锁会使程序的性能下降，但是可以保证程序的正确性。
2.互斥锁函数
（1）pthread_mutex_init()初始化互斥锁
参数解释：
第一个参数mutex：传入互斥锁变量的地址。
第二个参数mutexattr：互斥锁的属性，一般传NULL。
（2）pthread_mutex_lock()加锁
这个函数又可能发生阻塞，如果发现锁已经被加上了，这个时候就加锁不成功，就会发生阻塞。
参数解释：
参数mutex：传入所定义的互斥锁变量的地址。为该互斥锁加锁。
（3）pthread_mutex_unlock()解锁
参数解释：
参数mutex：传入所定义的互斥锁变量的地址。为该互斥锁解锁。
（4）pthread_mutex_destory()销毁锁
参数解释;
参数mutex：传入所定义的互斥锁变量的地址。销毁该互斥锁。
3.互斥锁的应用
代码如下：
运行结果：
在这个程序中，互斥锁的使用和信号量一样，在每一个线程中都加入了互斥锁，在g_count++之前执行加锁操作，使每次只能有一个线程访问变量g_count，如果访问不到则说明已经被别的线程加锁，这时当前这个线程不可以对锁着的变量g_count进行++操作，会发生阻塞，只有等别的线程对变量g_count解锁之后，当前的线程才可以成功执行加锁操作，才可以执行g_count++操作，执行完g_count++操作之后再执行解锁操作，此时其他线程才可以继续对变量g_count进行加锁操作。这样就避免了两个或者多个线程同时获取g_count的值进行++操作，然后导致g_count的值只被加了一次。这样就会输出正确的g_count在5个线程中加了1000次之后的值5000。
四、读写锁
1.读写锁的引入
但是有些场景，加锁并不是为了去修改数据，而是为了读取数据。比如说有一些线程要读取数据，有一些线程要修改数据，如果一个线程想读取，另外一个线程想修改，那么这两个线程肯定是不能同时执行的；如果两个线程都想修改数据，那么这两个线程也不可以同时执行；但是如果两个线程都想读取数据，这时这两个线程就可以同时执行。
而在程序中我们大量的需求可能只是读取数据，偶尔会修改数据。对于互斥锁来说，一旦加锁，就知道当前那个线程读取数据，别的线程都不可以读取数据，这样的话比较繁琐。如果使用读写锁，就可以在一定程度上把力度分的更细一点，这样的话读取数据的时候，多个线程可以同时执行，同时读取数据。如果要修改数据的话，就不可以，就会阻塞，必须要等别的线程读取完数据之后才可以修改数据。
2.读写锁函数
（1）pthread_rwlock_init()初始化读写锁
（2）pthread_rwlock_rddlock()加读锁
（3）pthread_rwlock_wrlock()加写锁
（4）pthread_rwlock_unlock()解锁
无论哪个锁，都可以解
（5）pthread_rwlock_destroy()销毁锁
