对多线程编程和线程同步机制的小理解

多线程技术被设计出来是为了充分利用多核cpu的优势，让cpu得到充分利用。

但多线程有一个问题：线程之间是可以共享资源的，如果多个进程都在读写同一个资源，就会出现问题。我还记得一个两个线程同时售票的例子：ticket=100；是一个全局的变量，表示有100张票，当ticket=1的时候，线程1售完这张票就没有票了，然后ticket--;但是线程2还没来得及知道ticket--的结果，也开始售票，结果售出的是0这张票。这就是多个线程同时操作一个变量带来的问题。

如何防止这种混乱的情况呢？于是引入线程同步技术。下面以linux中常见的3中线程同步技术为例：

1、互斥锁。

互斥的意思就是不能共存。其目的是让多个线程不能共同操作一个全局变量。其核心思想是：对操作全局变量的代码进行保护

//thread1
pthread_mutex_lock (&job_queue_mutex);//加锁
//操作全局变量
pthread_mutex_unlock (&job_queue_mutex);//解锁

<pre name="code" class="cpp">//thread2
pthread_mutex_lock (&job_queue_mutex);//加锁
//操作全局变量
pthread_mutex_unlock (&job_queue_mutex);//解锁

由于这个互斥锁不可能同时被两个线程共同进行加锁操作（不然就不叫互斥锁了），所以被锁保护的代码操作全局变量就不会出现混乱了。

2、信号灯。

信号灯可以理解为一个计数器，sem_post（）操作让信号灯++，sem_wait（）操作让信号灯--。信号灯可以控制线程，比如有几个线程在执行一个工作，当这个工作做完了，当没有新的任务时，几个线程会不停的加锁，解锁操作（除非有阻塞操作），浪费cpu资源。用一个信号灯和互斥锁配合使用，如果任务执行完了，就会阻塞在sem_wait()这里，相当于认为的添加了一个能够阻塞的操作。当有新任务需要做时，我们只需要sem_post（），这样线程又可以继续执行任务了。

pthread_mutex_t job_queue_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;//互斥锁
sem_t job_queue_count;//信号灯，计数器

sem_wait (&job_queue_count);
pthread_mutex_lock (&job_queue_mutex);
//操作
pthread_mutex_unlock (&job_queue_mutex);

3、条件变量。

就是满足一定条件时，即有信号时，线程执行，否则阻塞（并且释放互斥锁）。至于信号灯和条件变量都是配合互斥锁来使用，原因是互斥锁能保证全局变量只能被一个线程操作。信号灯和条件变量配合互斥锁能实现更多的功能。

(1) 声明pthread_cond_t变量后，调用pthread_cond_init()函数，第一个参数为之前声明的变量。第二个参数在Linux中不起作用。

(2) 声明一个pthread_mutex_t变量，并调用pthread_mutex_init()初始化。

(3) 调用pthread_cond_signal()，发出信号。如果此时有线程在等待该信号，那么该线程将会唤醒。如果没有，该信号就会别忽略。

(4) 如果想唤醒所有等待该信号的线程，调用pthread_cond_broadcast()。

(5) 调用pthread_cond_wait()等待信号。如果没有信号，线程将会阻塞，直到有信号。该函数的第一个参数是条件变量，第二个参数是一个mutex。在调用该函数之前必须先获得互斥量。如果线程阻塞，互斥量将立刻会被释放。

pthread_mutex_lock(&mutex);
//操作

pthread_cond_wait(&cond,&mutex);//等待pthread_cond_signal()来唤醒线程
pthread_mutex_unlock(&mutex);//do_some_work();