C++多线程基础
目录
前情提要
学习工具
什么是线程？
真假并发
关于你可能学过的RTOS的线程创建
C++线程创建
thread
join
detach
线程资源回收
线程回收方法
关于joinable()的使用
命名空间this_thread
命名空间this_thread中的get_id()
命名空间this_thread中的sleep_for()&&sleep_until()
命名空间this_thread中的yield()
swap()&move()
call_once()
线程控制语句柄获取native_handle()
线程的安全性
保证线程安全的方法
互斥锁的类型
mutex类
timed_mutex类
recursive_mutex 类&recursive_timed_mutex类
lock_guard类
unique_lock 类
原子类型atomic
原子构造
常用原子操作
生产者——消费者模型
条件变量
代码实例
condition_variable类&condition_variable_any类
condition_variable类
condition_variable_any类
deque和queue
前情提要
如果你接触过单片机的RTOS，或者是Linux的话，再看这一部分内容可能也就一天时间就明白里面讲的是什么，因为这一些内容很多都是一通百通的。自C++11开始加入了线程库之后，就有封装好的模块调用，这样就很方便实现多线程的功能。
学习工具
因为草鸟工具的C++好像没有thread库，所以没办法，我换了另外一个轻量级IDE。
后面都是基于这个IDE讲的。
什么是线程？
可能你很久很久以前写C的时候，几乎都是写好几个子函数，然后扔到main里面调用执行，并且跑一趟。如果需要做一个轮询系统，那就需要把这一些子函数扔到main的循环体里面（做嵌入式裸机开发的时候可能会这样做）。如果你有点经验，你可能会把前面说的轮询系统写成前后台系统。或者，你会写成一个状态机。
后来，你可能接触了RTOS或者Linux，你开始应用这一些系统，于是你就接触到线程这样的东西。因为做嵌入式的主控大多都是单核的，所以如何榨干CPU的性能，几乎成了每个工程师都要考虑的问题（尽可能在有限资源里面发挥最好性能）。
打个比如，在RTOS里面，有一个任务调度器（UOS\FreeRTOS\RT-Thread\鸿蒙等等都有），用户将一个个任务设计好时间片长度，然后放入调度器，这样就可以实现“看上去多线程并行”的样子。在这里，任务就是写出来的线程，本质就是安排好每个线程占用CPU的时间，然后开启调度。相当于告诉CPU在什么时候做什么事情，减少CPU的空闲时间，提高CPU使用率。
而在多核CPU里面就不是在这么一个说法了。
真假并发
其实对于单核的CPU来讲（拿个单片机来说），你所看到“同时多线程进行”，其实只是系统安排好时间片，然后到点了就执行不同任务而已。换句话说，就是一个CPU在多个任务之间“反复横跳”而已，这个就是假并发（某种程度上也叫轮询）。对于多核CPU来讲，首先假如这是一个4核CPU。那么，我现在有四个任务，我把每个任务分配给不同的CPU去完成，这个就是真并发了（一个核跑一个任务）。如果我一个核可以跑4个线程，那么，四个核就可以跑16个线程。
无论是C++，还是java（我没学过，但是稍微了解一下，毕竟我不是搞软件的，学太多也难搞。）等等乱七八糟的，你要搞高并发，首先你的硬件必须允许你这么搞（打个比如你用的是一个单核处理器，你的高并发真的很有限）。其次，这一些计算机软件语言，这些方法，这些架构只是用来榨干硬件的性能（这就是你学习这些东西的根本原因）。用最少的资源，实现最大化的性能。但这是有极限大的，硬件的封顶性能就是你榨干CPU的极限（超频可不是好办法，如果散热做的好的话就另说。毕竟对于半导体来说，损耗是跟着频率上去的。还有一个就是结温，长时间超过这一个限度，会导致半导体损坏烧毁。其次是半导体的物理特性，工作频率超过一定值，信号开始出现失真状况，毕竟是有死区的，有可能导致整个系统跑飞）。所以讨论真假并发这个我觉得意义不大，而是应该更多讨论：如何把尽可能多的任务往这个系统里面塞，而且确保这些任务可以安全的，稳定的运行。只要你塞的任务越多，你的任务运行越稳定，越安全，那么你的办法就是好办法（记得还要便于维护和拓展）。
关于你可能学过的RTOS的线程创建
以RT-Thread为例子，建立一个动态线程（就是可以随时创建，使用完销毁，其运行内存动态分配），它的代码如下：
#include "board.h"
#include "rtthread.h"
/*
*************************************************************************
* 变量
*************************************************************************
*/
/* 定义线程控制块指针 */
static rt_thread_t led1_thread = RT_NULL;
/*
*************************************************************************
* 函数声明
*************************************************************************
*/
static void led1_thread_entry(void* parameter);
/*
*************************************************************************
* main 函数
*************************************************************************
*/
int main(void)
{
/* 线程控制块指针 */
led1_thread = rt_thread_create( "led1", /* 线程名字 */
led1_thread_entry, /* 线程入口函数 */
RT_NULL, /* 线程入口函数参数 */
512, /* 线程栈大小 */
3, /* 线程的优先级 */
20); /* 线程时间片 */
/* 启动线程，开启调度 */
if (led1_thread != RT_NULL)
rt_thread_startup(led1_thread);
else
return -1;
}
/*
*************************************************************************
* 线程定义
*************************************************************************
*/
static void led1_thread_entry(void* parameter)
{
while (1)
{
LED1_ON;
rt_thread_delay(500); /* 延时 500 个 tick */
LED1_OFF;
rt_thread_delay(500); /* 延时 500 个 tick */
}
}
/*******************************END OF FILE****************************/在建立线程的过程如下：先定义线程的控制模块的指针（暂且先指向NULL），再定义线程函数：led1_thread_entry()，最后再主函数main里面启动这一个线程的调度器即可（把前面创建的led1_thread线程控制模块指针指向线程构造函数rt_thread_creat，并且对里面传参。其中包括了：1、线程名称，用于使用msh功能的时候可以参看进程功能；2、线程函数入口；3、线程分配空间大小；4、线程的优先级；5、线程占用CPU的时间长）。
C++线程创建
和RTOS一样，C++实现多个线程同时进行，就需要用到一些库函数创建线程。在C++11这一个版本之后（2011发布），就多了
下面有这个例子（用printf的原因是，一开始打印信息就乱序）：
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
void Delay(int time)//time*1000为秒数
{
clock_t now = clock();
while(clock() - now < time);
}
void task_1(int start, int end)
{
for(int i=start; i<= end; i++)
{
printf("num1 = %d \r\n",i);
Delay(500);
}
}
void task_2(int start, int end)
{
for(int i=start; i<= end; i++)
{
printf("num2 = %d \r\n",i);
Delay(400);
}
}
int main()
{
thread t2(task_2,0,10);
printf("t2创建成功！\r\n");
thread t1(task_1,0,10);
printf("t1创建成功！\r\n");
/*让线程t1在跑完主线程main之后剥离出去，归系统管理，独立出来一条主线程*/
t1.detach();
printf("主线程任务开始执行！\r\n");
for(int main_i=0; main_i<= 50; main_i++)
{
printf("num_main = %d \r\n",main_i);
Delay(50);
}
printf("主线程任务结束！\r\n");
/*让线程t2都执行完了才跑完主线程main*/
t2.join();
cout << "END"< 结果是：
开始运行...
t2创建成功！
num2 = 0
t1创建成功！
主线程任务开始执行！
num_main = 0
num1 = 0
num_main = 1
num_main = 2
num_main = 3
num_main = 4
num2 = 1
num_main = 5
num_main = 6
num_main = 7
num1 = 1
num_main = 8
num_main = 9
num_main = 10
num_main = 11
num2 = 2
num_main = 12
num_main = 13
num_main = 14
num_main = 15
num_main = 16
num1 = 2
num_main = 17
num_main = 18
num2 = 3
num_main = 19
num_main = 20
num_main = 21
num_main = 22
num_main = 23
num_main = 24
num1 = 3
num_main = 25
num2 = 4
num_main = 26
num_main = 27
num_main = 28
num_main = 29
num_main = 30
num_main = 31
num2 = 5
num1 = 4
num_main = 32
num_main = 33
num_main = 34
num2 = 6
num_main = 35
num_main = 36
num1 = 5
num_main = 37
num_main = 38
num_main = 39
num_main = 40
num_main = 41
num2 = 7
num_main = 42
num_main = 43
num_main = 44
num1 = 6
num_main = 45
num_main = 46
num_main = 47
num2 = 8
num_main = 48
num_main = 49
num_main = 50
主线程任务结束！
num1 = 7
num2 = 9
num2 = 10
num1 = 8
END
运行结束。可以看到，线程t1、t2、主函数main（主线程）都一起跑起来了。
thread
从上面的例子可以看出，thread就相当于一个类。在创建线程的时候，相当于使用thread这一个构造函数（对象就是线程函数，关于构造函数，可以看一下：这一篇C++里面类的构造函数），把线程构造出来，并且向里面传参（传入线程函数的入口、线程函数的参数表）。当构造好这一个线程之后，线程就可以自己跑起来（就是thread构造好之后线程就立刻跑起来）。
join
关于join的作用，可以看作是让子线程都加入到main里面，main要等待子线程都跑完之后才可以关闭。不然，主线程就不会管子线程跑完没跑完，只要主线程跑完就关闭，结果是造成子线程没跑完就一起被关闭了，所以加入jion的地方一般在主线程任务的后面。
detach
一般地，如果要使用detach，就需要跟在线程构造完成之后。它的作用是，让指定线程在主线程main跑完之后，剥离出去归系统管理，这个也叫守护进程。所以在上面的例子输出结果里面可以看到，t1、t2、主线程三个线程一起跑的时候，主线程是等待t2线程跑完才关闭。但是在t2线程跑完之后，t1线程才跑到第八次，还有两次才跑完。这时候，主线程已经关闭了，结果是t1线程被剥离出这一个主线程，归系统管了，所以后面输出两次的内容就没显示出来。
线程资源回收
一般地，当线程执行完成之后，就会被系统回收其运行空间。因为C++已经把线程回收的步骤封装好，只要使用了join和detah，子线程跑完就会自己回收。下面有一个例子：
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
void Delay(int time)//time*1000为秒数
{
clock_t now = clock();
while( clock() - now < time );
}
void task_1(int start, int end)
{
for(int i=start; i<= end; i++)
{
printf("num1 = %d \r\n",i);
Delay(500);
}
}
void task_2(int start, int end)
{
for(int i=start; i<= end; i++)
{
printf("num2 = %d \r\n",i);
Delay(400);
}
}
int main()
{
thread t2(task_2,0,10);
printf("t2创建成功！\r\n");
thread t1(task_1,0,10);
printf("t1创建成功！\r\n");
/*让线程t1在跑完主线程main之后剥离出去，归系统管理，独立出来一条主线程*/
t1.detach();
printf("主线程任务开始执行！\r\n");
for(int main_i=0; main_i <= 15; main_i++)
{
printf("num_main = %d \r\n",main_i);
Delay(200);
}
printf("主线程任务结束！\r\n");
return 0;
/*让线程t2都执行完了才跑完主线程main*/
t2.join();
}
执行结果是：
Could not disable address space layout randomization (ASLR).
t2创建成功！
num2 = 0
num1 = 0
t1创建成功！
主线程任务开始执行！
num_main = 0
num_main = 1
num2 = 1
num_main = 2
num1 = 1
num_main = 3
num2 = 2
num_main = 4
num1 = 2
num_main = 5
num2 = 3
num_main = 6
num_main = 7
num2 = 4
num1 = 3
num_main = 8
num_main = 9
num2 = 5
num1 = 4
num_main = 10
num_main = 11
num2 = 6
num1 = 5
num_main = 12
num_main = 13
num2 = 7
num_main = 14
num1 = 6
num_main = 15
num2 = 8
主线程任务结束！
terminate called without an active exception
Stop reason: signal SIGABRT可以看到把return 0放到了t2.join()前面，当主线程跑完之后，很明显可以看到线程t2还没跑完就被终止了。t1是因为在建立线程之后就被设置成守护线程，因此被挪到主线程以外由系统接管。而t2因为还没运行完，被return 0结束了主线程从而被回收资源，也就没有执行join，所以就不能往下执行。
线程回收方法
为了保证线程安全，稳定运行，每次建立一个线程的时候，就需要对应使用一次join()或者detach()。使用join()时候，主线程就需要等待该子线程运行完毕之后再返回，然后主线程关闭统一回收资源。使用detach()时候，子线程剥离出去主线程，即使主线程运行完毕，该子线程还会在后台运行并且交由系统管理。调用detach()的线程，在运行完毕之后，系统自动回收其资源。
注意，当使用了detach()之后，就不能再使用join()，因为此时该线程已经从主线线程分离出去。所以，主线程不能再操作该子线程。
关于joinable()的使用
该成员函数可以用于判断线程的分离状态，返回的是布尔类型。例子如下：
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
void Delay(int time)//time*1000为秒数
{
clock_t now = clock();
while( clock() - now < time );
}
void task_1(int start, int end)
{
for(int i=start; i<= end; i++)
{
printf("num1 = %d \r\n",i);
Delay(500);
}
}
void task_2(int start, int end)
{
for(int i=start; i<= end; i++)
{
printf("num2 = %d \r\n",i);
Delay(400);
}
}
int main()
{
thread t2(task_2,0,10);
printf("t2创建成功！\r\n");
thread t1(task_1,0,10);
printf("t1创建成功！\r\n");
/*让线程t1在跑完主线程main之后剥离出去，归系统管理，独立出来一条主线程*/
t1.detach();
printf("主线程任务开始执行！\r\n");
for(int main_i=0; main_i <= 15; main_i++)
{
printf("num_main = %d \r\n",main_i);
Delay(200);
}
printf("主线程任务结束！\r\n");
/*让线程t2都执行完了才跑完主线程main*/
printf("t2线程返回状态 %d\r\n",t2.joinable());
if(t2.joinable())
{
t2.join();
}
cout << "END"< 结果是：
开始运行...
t2创建成功！
num2 = 0
t1创建成功！
主线程任务开始执行！
num_main = 0
num1 = 0
num_main = 1
num2 = 1
num_main = 2
num1 = 1
num_main = 3
num2 = 2
num_main = 4
num1 = 2
num_main = 5
num2 = 3
num_main = 6
num_main = 7
num2 = 4
num1 = 3
num_main = 8
num_main = 9
num2 = 5
num1 = 4
num_main = 10
num_main = 11
num2 = 6
num_main = 12
num1 = 5
num_main = 13
num2 = 7
num_main = 14
num1 = 6
num_main = 15
num2 = 8
主线程任务结束！
t2线程返回状态 1
num1 = 7
num2 = 9
num2 = 10
num1 = 8
END
运行结束。
当使用joinable()之后，如果joinable()返回1，则说明对应线程未分离出去，这时候可以进行join或者detach。
命名空间this_thread
C++11里面提供了一个命名空间this_thread。在这一个命名空间里面，一共有以下四个函数，分别是：get_id()、sleep_for()、sleep_until()以及yield()。另外，在这一部分再讲一下以下几个函数的功能，它们分别是：swap()、move()。下面是例子：
#include
#include
#include
using namespace std;
void task_1(int start, int end)
{
cout << "t1程返回id: "< 输出结果是：
开始运行...
主程返回id: 140167245567808
t2创建成功！
t2程返回id: 140167245563648
num2 = 0
t1程返回id: 140167237170944
num1 = 0
t1创建成功！
主程返回t1id: 140167237170944
主程返回t2id: 140167245563648
交换后t1id: 140167245563648
交换后t2id: 140167237170944
t1转移资源后t3id: 140167245563648
t3线程返回状态 1
num2 = 1
num1 = 1
num2 = 2
num2 = 3
num1 = 2
num2 = 4
num2 = 5
num1 = 3
num2 = 6
num2 = 7
num1 = 4
num2 = 8
num2 = 9
num1 = 5
num2 = 10
END
运行结束。命名空间this_thread中的get_id()
在上面的代码里面，有这样的语句：“this_thread::get_id()”、“t1.get_id()”或者是“t2.get_id()”。这一些语句都是用来获取当前程序线程的所用到的函数。假如使用的是：“this_thread::get_id()”，那么，它输出的结果是，它所在线程的id号。例如：“this_thread::get_id()”在t1线程函数里面，则输出t1线程的id。例如：“this_thread::get_id()”在主线程里面，则输出主线程的id。假如使用的是：“t1.get_id()”，则输出为被指定的t1线程id。每一运行时候，每个线程的id号都会不一样。
命名空间this_thread中的sleep_for()&&sleep_until()
在上面的代码里面，有这样的语句："this_thread::sleep_for(chrono::seconds(2))"，这个的作用是，要把当前运行的线程休眠，并且让出CPU资源。里面的参数是一个时间，里面使用到的是命名空间chrono的seconds()函数，这一个函数用于计时用。所以在“this_thread::sleep_for()”，这样的语句经常被用于线程精确延时，精确计时休眠的。
关于sleep_until()，这个和sleep_for()的作用相类似。只不过sleep_until()的作用是，让线程延时到指定的时间，例如精确延时到2044年太空电梯危机当天的早上2点30分再启动这条线程。但是务必请在这个线程休眠期间请保证代码是一直跑着的，并且没有被detach出去。但是这个东西实际上很少人用。
命名空间this_thread中的yield()
上面的代码把：“this_thread::yield()”注释掉，是因为我不把它注释掉的话，当前线程会跑的很快，并且很快跑完，结果都不明显。下图是没注释下跑出来的结果：
开始运行...
主程返回id: 139841764710208
t2创建成功！
t2程返回id: 139841764706048
num2 = 0
num2 = 1
num2 = 2
num2 = 3
num2 = 4
num2 = 5
num2 = 6
num2 = 7
num2 = 8
num2 = 9
num2 = 10
t1创建成功！
主程返回t1id: 139841756313344
主程返回t2id: 139841764706048
t1程返回id: 交换后t1id: 139841764706048
交换后t2id: 139841756313344
139841756313344t1转移资源后t3id: 139841764706048
t3线程返回状态 1
END
num1 = 0
运行结束。因为使用了yield()，t2线程瞬间跑完了。这个函数的作用是：立即让出当前线程所占用CPU的资源。这个函数主要用于紧急处理一些特殊情况之后，确保整个系统的实时性，对其他线程的影响减少到最低。在RTOS里面，也有类似的功能函数，其实可以参考一下它们，功能几乎相同。
swap()&move()
这一个函数是在thread类里面的，是用于把两个线程所占有的资源交换。在上面的例子可以看到，在使用“ t1.swap(t2)”之后，t1线程和t2线程的资源发生了交换。所以，后续t1的线程id和t2线程的id也互换了。
在thread类里面线程是不能拷贝的，但是可以转移资源。因此，move()的作用就是用于转移线程资源的。例如使用" thread t3 = move(t1); "之后，其意思是：创建一个thread类的对象t3，并且把t1的资源转移到t3上面。转移之后，t3就是原来的t1线程。
call_once()
就跟名字一样，这个函数名字：呼叫一次。这一个函数作用是，让传参进来的函数只允许被调用一次。这一个函数是属于
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
//once_flat全局变量，是一个bool的锁
once_flag once;
//用于被调用一次函数
void func_once(int start)
{
printf("once num = %d \r\n",start);
}
void task_1(int start, int end)
{
call_once(once, func_once, 1);
cout << "t1程返回id: "< 运行结果是：
开始运行...
主程返回id: 139738439292736
t2创建成功！
once num = 2
t1创建成功！
t1程返回id: 主程返回t1id: 139738430895872139738430895872
主程返回t2id: 139738439288576
交换后t1id: 139738439288576
交换后t2id: 139738430895872
t1转移资源后t3id: 139738439288576
t3线程返回状态 1
t2程返回id: 139738439288576
num1 = 0
num2 = 0
num2 = 1
num1 = 1
num2 = 2
num2 = 3
num1 = 2
num2 = 4
num2 = 5
num1 = 3
num2 = 6
num2 = 7
num1 = 4
num2 = 8
num2 = 9
num1 = 5
num2 = 10
END
运行结束。 可以看到once函数只有被调用了一次。要使用call_once()函数，就需要把
关于有人用call_once()函数调用所在的线程函数，这个我没试过，也不打算试。我觉得可以但没必要，我知道肯定会出问题。其实这个和做这么一个实验是一样的：把一个线程用线程锁上锁之后再把这个线程挂起一样。这一些问题都没什么可讨论的，肯定会出问题。
线程控制语句柄获取native_handle()
在thread类里面，使用native_handle()，实现对指定线程的控制语句柄获取。如果需要对一个线程进行操作，但是这一些操作是C++11里面并没有的。那么，可以通过调用native_handle()获取线程的控制语句柄，再把控制语句柄传参到操作函数里面，实现对线程的控制。下面是例子：
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
//once_flat全局变量，是一个bool的锁
once_flag once;
//用于被调用一次函数
void func_once(int start)
{
printf("once num = %d \r\n",start);
}
void task_1(int start, int end)
{
call_once(once, func_once, 1);
cout << "t1程返回id: "< 输出结果里面有一行显示了：
打印t2语句柄: -1404086528 这一句话是通过thread类的native_handle()传递出来的参数。例如在Linux里面，使用下面一个类型变量：
线程的安全性
在一个进程中的所有子线程中，如果多个线程同时访问或者操作同一个资源，就有可能发生数据出错的情况。这个例如前面的例子中，发生了打印输出数据乱序的情况，这个就是线程之间没有良好的安全措施保证所导致的。
特别是在使用cout打印数据的时候，机会都会出现打印内容乱序的情况。有一个原因是因为，cout本身是个容器，它不小心把好几个线程成的打印数据存放到里面去，而且顺序出现了错误。其次，是因为线程之间没有做好CPU资源的保护导致的。
如果要实现线程之间安全运行，就需要遵循下面的原则：
1、可见性：一个线程对一个资源操作的时候，其他线程都要知道。
2、原子性：把一套操作完整进行，不能分隔开。要么全部执行，要么全部不执行。
3、顺序性：代码执行应该按照代码编写顺序执行，一定要注意编译器可能把你的代码进行了优化。
保证线程安全的方法
要确保线程安全运行，有以下几个方法：使用volatile（用于保证代码按顺序执行，不被编译器优化；以及保证变量的可见性）、使用原子操作（确保线程操作的完整性）、使用锁（保证线程在执行过程中不被打断，以确保线程的安全运行）。
互斥锁的类型
互斥锁是一种线程操作访问共享资源的安全防护机制。它可以确保在每一段时间之内，只有一个线程对共享资源进行操作。在访问操作之前给资源上锁，并且占有CPU资源，在完成访问操作之后给资源解锁，并且让出CPU资源。C++11 里面，提供了四种互斥锁：互斥锁（mutex）、带超时机制的互斥锁（timed_mutex） 、递归互斥锁（recursive_mutex）、带超时机制的递归互斥锁（recursive_timed_mutex）。
mutex类
这个类里面的互斥锁，是不带任何特殊功能的互斥锁。这个类里面的从成员一共有三个：lock()、unlock()以及try_lock()。其中：
lock()的作用是让调用它的线程上锁，该线程上锁之后，其他线程无法访问操作共享资源（包括CPU占有权）。只要有一条线程上锁了，其他线程都处于阻塞状态。
unlock()的作用是让调用它的线程解锁，调用这个函数的前提是，这个线程之前是已经上锁的。只要这一条线程解锁了，其他线程就可以占有共享资源并且上锁。
try_lock()的作用是，让一条调用它的线程在不确定有没有其他线程上锁的情况下，申请是否能给自己上锁。如果能上锁，则该线程自动给自己上锁。并且，这一个函数有一个bool类型的返回值，如果上锁成功，则返回1，失败则返回0，并且不再等待（阻塞）。注意：失败是返回0不再等待。
下面是例子：
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
//这个互斥锁用于保护cout资源
mutex mtx;
void task_1(int start, int end)
{
for(int i=start; i<= end; i++)
{
mtx.lock();
cout<<"num1 = "< 运行结果是：
开始运行...
t1创建成功！
num1 = 0
t2创建成功！
上锁是否成功？1
num2 = 0
上锁是否成功？1
num2 = 1
num1 = 1
上锁是否成功？1
num2 = 2
num1 = 2
上锁是否成功？1
num2 = 3
num1 = 3
END
运行结束。可以看到，经过上锁处理之后，使用cout再也没有出现打印乱序的情况发生。说明上锁之后有效保护了线程使用公共资源的安全性。其实，这一个功能可以满足绝大部分应用场景。
timed_mutex类
在这一个类里面，比mutex类增加了两个成员：try_lock_for()和try_lock_until()。这两个函数都是定时等待的。其中try_lock_for()的作用是，给定函数一个精确的定时时间，如果在这个时间里面尝试成功上锁，则返回bool类型1，否则返回bool类型0，并且不在等待。参数是赋予前面讲过的命名空间chrono的函数，例如:try_lock_for(chrono::seconds(1))。而另外一个函数try_lock_until()的作用是，传入一个准确的时间，然后在这个时间到达之前一直尝试上锁。超过这个时间之后，线程不再等待。例子如下：
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
//这个互斥锁用于保护cout资源
timed_mutex mtx;
void task_1(int start, int end)
{
for(int i=start; i<= end; i++)
{
mtx.lock();
cout<<"num1 = "< 结果是：
开始运行...
t1创建成功！
num1 = 0
t2创建成功！
上锁是否成功？1
num2 = 0
num1 = 1
上锁是否成功？1
num2 = 1
num1 = 2
上锁是否成功？1
num2 = 2
num1 = 3
上锁是否成功？1
num2 = 3
END
运行结束。可以看到，线程尝试1秒内成功上锁。
recursive_mutex 类&recursive_timed_mutex类
先看下面的例子：
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
//这个互斥锁用于保护cout资源
recursive_mutex mtx;
void task_2(int start, int end)
{
for(int i=start; i<= end; i++)
{
mtx.lock();
cout<<"num2 = "< 输出出结果是：
开始运行...
t1创建成功！
num1 = 0
t2创建成功！
num2 = 0
num2 = 1
num2 = 2
num2 = 3
num2 = 0
num2 = 1
num2 = 2
num2 = 3
num1 = 1
num2 = 0
num2 = 1
num2 = 2
num2 = 3
num1 = 2
num2 = 0
num2 = 1
num2 = 2
num2 = 3
num1 = 3
num2 = 0
num2 = 1
num2 = 2
num2 = 3
END
运行结束。这是典型的“锁中锁”问题，因为这段代码使用的递归锁（recursive_mutex类的互斥锁），所以可以实现“锁中锁”的问题。因为原本的t1和t2是两个不同的线程，而t1线程又的调用了t2线程的执行函数。导致给t1上锁之后调用了t2又给t2上锁，形成一个“死锁”。那么，递归锁就相当于把这个互斥锁分成了两把，先上锁的后解锁，这样就完美解决这一个问题。原理如下图：
这样就不会产生锁中锁的问题了。关于recursive_timed_mutex类，这里就略过。因为功能和recursive_mutex是一样的，只是加上了计时超时的功能而已。
lock_guard类
这里需要补充一个lock_guard类，这一个类型的互斥锁是一个模板类的互斥锁。它可以简化互斥锁的使用，功能和mutex类是一样的，不过它是在类的构造时候上锁，析构的时候自动解锁，所以也比较安全。例子如下：
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
//这个互斥锁用于保护cout资源
mutex mtx;
void task_2(int start, int end)
{
for(int i=start; i<= end; i++)
{
lock_guard mlock(mtx);
cout <<"num2 = "< mlock(mtx);
cout <<"num1 = "< 输出结果如下：
开始运行...
t1创建成功！
num1 = 0
num1 = 1
num1 = 2
t2创建成功！
num1 = 3
num2 = 0
num2 = 1
num2 = 2
num2 = 3
END
运行结束。unique_lock 类
它的作用和lock_guard类的使用方法一样，都是互斥锁的模板类。将一个互斥锁转换变成unique_lock类，然后在类构造的时候自动上锁，在类析构的时候自动解锁。但是他和lock_guard类的区别是，它还支持手动解锁和手动上锁。
原子类型atomic
在C++11里面，提供了一个叫原子类型（或者原子操作）的类型。所谓原子，就是用那些最小不可分的粒子，比喻一个操作或者一段代码是完整一个整体的整体，不可分割的整体。使用这样的类型能确保访问操作共享资源的安全性。它的模板是这样的：atomic<>，里面支持类型可以是：bool、char、 int、long、long long、指针类型，但是不支持浮点或者自定义的类型。
原子操作是直接由CPU指令提供的，传递效率远高于互斥锁。而且，用户也不需要关注有没有上锁问题。有下面例子：
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int a = 0;
void task_1(int start, int end)
{
for(int i=start; i< end; i++)
{
a++;
}
}
int main()
{
thread t1(task_1,0,20000);
thread t2(task_1,0,20000);
if(t1.joinable())
{
t1.join();
}
if(t2.joinable())
{
t2.join();
}
cout<<"num = "<< a < 输出结果a应该为40000的，可是实际上：
开始运行...
num = 28019
END
运行结束。因为两个线程在使用共享资源的时候发生了冲突，导致数据计算出错。但是如果使用原子类型或者使用互斥锁，那么执行以下代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include // 原子类型的头文件。
using namespace std;
atomic a(0);
void task_1(int start, int end)
{
for(int i=start; i< end; i++)
{
a.fetch_add(1);
}
}
int main()
{
thread t1(task_1,0,20000);
thread t2(task_1,0,20000);
if(t1.joinable())
{
t1.join();
}
if(t2.joinable())
{
t2.join();
}
cout<<"num = "<< a.load() < 或者执行：
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
int a = 0;
mutex mtx;
void task_1(int start, int end)
{
for(int i=start; i< end; i++)
{
mtx.lock();
a++;
mtx.unlock();
}
}
int main()
{
thread t1(task_1,0,20000);
thread t2(task_1,0,20000);
if(t1.joinable())
{
t1.join();
}
if(t2.joinable())
{
t2.join();
}
cout<<"num = "<< a < 结果都是：
开始运行...
num = 40000
END
运行结束。那么说明，某种程度上原子操作有类似互斥锁操作的作用。
原子构造
这里讲一下，原子类型的构造方法，就好像上面的例子一样。有使用：“atomic
常用原子操作
假如有一个“int a”的原子类型被转换好(使用了“atomic
生产者——消费者模型
生产者——消费者模型是一个很常见的模型，它被广泛应用在服务器里面。当前台收到来至客户端的数据时候，先把数据做简单处理，然后放到数据缓存区。当数据缓存区有数据时，就会唤醒后台处理数据。它的简单模型示意图如下：
条件变量
条件变量是一种线程同步机制。如果条件不满足，当前线程就会被一直阻塞，直到条件满足的时候线程再次被唤醒。一般地，条件变量和互斥锁相互协同工作。条件变量是常被用于实现：消费者——生产者模型（高速缓存队列）。
代码实例
下面是根据上面的生产者——消费者模型编写出来的实验代码：
#include
#include
#include // 线程类头文件。
#include // 互斥锁类的头文件。
#include // deque 容器的头文件。
#include // queue 容器的头文件。
#include // 条件变量的头文件。
using namespace std;
class AA
{
mutex m_mutex; // 互斥锁。
condition_variable m_cond; // 条件变量。
queue> m_q; // 缓存队列，底层容器用 deque。
public:
void incache(int num) // 生产数据，num 指定数据的个数。
{
lock_guard lock(m_mutex); // 申请加锁。
for (int ii=0 ; ii，并申请加锁。
unique_lock lock(m_mutex);
while (m_q.empty()) // 如果队列空，进入循环，否则直接处理数据。必须用循环，不能用 if
m_cond.wait(lock); // 等待生产者的唤醒信号。
// 数据元素出队。
message = m_q.front();
m_q.pop();
cout << "服务线程id号：" << this_thread::get_id() << "，处理： " << message << endl;
}
// 处理出队的数据（把数据消费掉）。
this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(1)); // 假设处理数据需要 1 毫秒。
}
}
};
int main()
{
AA aa;
thread t1(&AA::outcache, &aa); // 创建消费者线程 t1。
thread t2(&AA::outcache, &aa); // 创建消费者线程 t2。
thread t3(&AA::outcache, &aa); // 创建消费者线程 t3。
this_thread::sleep_for(chrono::seconds(2)); // 休眠 2 秒。
aa.incache(10); // 生产 20 个数据。
this_thread::sleep_for(chrono::seconds(3)); // 休眠 3 秒。
aa.incache(10); // 生产 20 个数据。
t1.join(); // 子线程加入到主线程
t2.join();
t3.join();
return 0；
} 输出结果：
开始运行...
服务线程id号：139630585300736，处理： 1号客户请求
服务线程id号：139630593693440，处理： 2号客户请求
服务线程id号：139630576908032，处理： 3号客户请求
服务线程id号：139630585300736，处理： 4号客户请求
服务线程id号：139630593693440，处理： 5号客户请求
服务线程id号：139630576908032，处理： 6号客户请求
服务线程id号：139630585300736，处理： 7号客户请求
服务线程id号：139630593693440，处理： 8号客户请求
服务线程id号：139630576908032，处理： 9号客户请求
服务线程id号：139630585300736，处理： 10号客户请求
服务线程id号：139630593693440，处理： 11号客户请求
服务线程id号：139630576908032，处理： 12号客户请求
服务线程id号：139630585300736，处理： 13号客户请求
服务线程id号：139630593693440，处理： 14号客户请求
服务线程id号：139630576908032，处理： 15号客户请求
服务线程id号：139630585300736，处理： 16号客户请求
服务线程id号：139630593693440，处理： 17号客户请求
服务线程id号：139630576908032，处理： 18号客户请求
服务线程id号：139630585300736，处理： 19号客户请求
服务线程id号：139630593693440，处理： 20号客户请求
运行结束。condition_variable类&condition_variable_any类
在C++11里面提供了这两个类：condition_variable类、condition_variable_any类。这两个类位于
condition_variable类
condition_variable()是condition_variable类的构造函数。notify_one()是condition_variable类用于唤醒一个线程，而notify_all()则是用于唤醒全部线程的。wait()这一个函数是用于阻塞调用它的线程，直到条件满足的时候再将该线程唤醒（这一个函数有两种判断方式，一个是通知送达，一个是条件满足）。下面是wait函数的详解：
| 函数 | 使用实例 |
| m_cond.wait(unique_lock lock) |
while (m_q.empty()) m_cond.wait(lock); |
| m_cond.wait(unique_lock lock,Pred pred) | m_cond.wait(lock,[this] {return !m_q.empty();}) |
上述这两个函数的使用方法不同，但是实现的效果都是一样的。换句话来说：m_cond.wait(unique_lock lock,Pred pred)是自带循环等待的，而m_cond.wait(unique_lock lock)只有判断条件。
对于像wait_for(lock,时间长度)这样的函数，其实和前面timed_mutex类很相似，里面的参数传入chrono的函数，可以做到精确的等待唤醒效果。还有wait_for(lock,时间长度,Pred pred)也是类似的，只不过这个比wait_for(lock,时间长度)多了循环等待的效果。当然还有wait_for(lock,时间长度)、wait_until(unique_lock lock,时间点,Pred pred) 类似的，这里也不再赘述。
condition_variable_any类
这一个condition_variable_any类用的机会比较少，其实可以完全参考condition_variable类，因为它支持mutex以外的互斥锁。
deque和queue
再前面的代码里面，使用到了deque和queue这两个库。其中queue容器是一种是队列，物理结构可以是数组或链表，主要用于多线程之间的数据共享。它只支持操作头部和尾部，在这里的作用就类似于一个软件fifo。而deque则是类似于链表的结构，可以不安一定顺序，只有有指定位置就可以添加和删除节点，这样方便管理不等长的数据。对于这两个类型，这里不展开讨论。关于链表可以参考这里。