多线程控制

1 互斥锁

关于pthread_mutex_t的相关知识，可参考：互斥锁pthread_mutex_t的使用。用户通过调用pthread_mutex_lock来给互斥量上锁，互斥量一旦被锁上以后，其他线程如果想给它上锁，就会阻塞在这个操作上，直到获得锁为止。得到互斥量以后就可以进入关键代码区了，操作完成之后，必须调用pthread_mutex_unlock，这样其他等待该锁的线程才有机会获得锁，否则其他线程将会永远阻塞。

POSIX线程锁机制的Linux实现都不是取消点，因此，延迟取消类型的线程不会因收到取消信号而离开加锁等待。值得注意的是，如果线程在加锁后解锁前被取消，锁将永远保持锁定状态，因此如果在关键区段内有取消点存在，或者设置了异步取消类型，则必须在退出回调函数中解锁。使用方法请参照参考文献[1]

这个锁机制同时也不是异步信号安全的，也就是说，不应该在信号处理过程中使用互斥锁，否则容易造成死锁。

2 条件变量

条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，主要包括两个动作：一个线程等待"条件变量的条件成立"而挂起；另一个线程使"条件成立"（给出条件成立信号）。为了防止竞争，条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在一起。实例请参考文献[1]。

3 信号量（信号灯）

信号灯与互斥锁和条件变量的主要不同在于"灯"的概念，灯亮则意味着资源可用，灯灭则意味着不可用。如果说前两种同步方式侧重于"等待"操作，即资源不可用的话，信号灯机制则侧重于点灯，即告知资源可用；没有等待线程的解锁或激发条件都是没有意义的，而没有等待灯亮的线程的点灯操作则有效，且能保持灯亮状态。当然，这样的操作原语也意味着更多的开销。

信号灯的应用除了灯亮/灯灭这种二元灯以外，也可以采用大于1的灯数，以表示资源数大于1，这时可以称之为多元灯

4 原子变量

原子变量即操作变量的操作是原子的，该操作不可再分，因此是线程安全的。使用原子变量的原因是多个线程对单个变量操作也会引起问题。原子变量只是保证单个变量在某一个操作过程的原子性，但是无法保证整个程序的安全性。当共享资源是位或整型变量，是一个完整的加锁体制对于一个简单的整数值看来过分了. 对于这样的情况，使用原子变量效率更高。

5 信号量与互斥锁的区别

互斥锁是一把公共厕所的钥匙。一个人使用厕所的时候可以拿到这把钥匙，用完之后把这把钥匙交给排队的下一个人。

信号量就是一个大的公共厕所，里面有若干个位置，外面的大门口有一个可以翻动牌子写着“已满”和“可用”，当里面还有空的位置的时候，进去的人不用翻动这个牌子，直到没有位置时最后一个进去的人必须把它设成“已满”，这时后面的人必须排队等候，然后出去的人必须把牌子翻到“可用”，如果需要的话。

二元信号量呢？也就是当这个厕所里面只能容纳一个人的时候，每个人进去的时候都要把门口的牌子翻到“已满”，出去的时候翻到“可用”。它和互斥锁的区别马上就可以看出来了，翻动的牌子在外面可以被别人翻的，而锁住的锁只有拿钥匙的人才可以开！

信号量之所以翻译成“信号”，还是有道理的，因为它（厕所门口的牌子）标示的是资源（厕所空位）的状态，而互斥锁就是锁，它实实在在地锁住了资源。

 

6 总结

 

在性能方面，信号量要快于互斥锁，性能测试可以参考APUE，但使用中大部分使用互斥锁，理由使用简单，进程终止时系统会处理任何遗留下来的锁。是原子操作的坚决不要上锁。一句话：所有问题都可以用不加锁可以实现，只是代价问题，能不用锁就不用锁。

 

7 参考文献

 

[1] http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/thread/posix_threadapi/part3/

 

[2] http://www.nowamagic.net/librarys/veda/detail/2386