互斥锁，信号量，条件变量，读写锁

Posted 2021-03-26 letlifestop

互斥锁

互斥锁的特性：

1. 原子性：当有一个线程成功拿到了这个锁，其他线程都无法在相同的时间拿到这个锁

2. 唯一性：在一个线程拿到锁的这段时间，只有当这个线程把锁释放掉，其他的线程才有可能拿到

3. 非繁忙等待性：如果一个线程已经锁定了一个互斥量，第二个线程又视图去拿到这个锁的前线，则第二个锁将被挂起，等待第一个线程对互斥量解锁位置，同时第二个线程获取锁，继续往下执行

pthread_mutex_init
pthread_mutex_lock
pthread_mutex_trylock
pthread_mutex_unlock
pthread_mutex_destroy

 

信号量

信号量相当于一个加强版的互斥锁，提高了共同访问共享资源的线程数目（从串行，变成了并行）

sem_init
sem_wait
sem_trywait
sem_post
sem_getvalue
sem_destroy

 

条件变量

自动阻塞一个线程，直到某种特殊的情况发生为止，通常条件变量和互斥锁相互配合使用。

条件变量使得我们可以睡眠等待某种条件出现，条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一个机制。

条件变量主要包括两个动作：

1. 一个线程等待 “条件变量的成立“ 

2. 另一个线程使得 “条件成立”

条件变量的作用：

1. 先把调用线程放到等待条件的队列上 

2. 释放指定的锁以提供其他线程添加任务

3. 等待任务添加完毕

4. 在函数调用返回的时候把mutex锁住

具体理解

就是两个线程需要进行碰头，在条件变量这个地方发生，一个线程修改变量使得它满足其他线程继续往下执行的条件，其他线程则接受条件已经发生改变的信号。可以实现无竞争，就是信号可以被所有等待这个信号的进程接受

条件的检测是在互斥锁的保护下进行的，线程在改变条件之前必须先拿到锁的权限。当条件成立的时候，会发送给关联的条件变量

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t * mutex);

mutex的作用是保护条件变量，调用这个函数的时候，mutex会自动释放，等待其他线程发出cond这个信号。

这两个步骤必须是原子性的，如果 释放mutex的时候，别的线程发出了信号，然后这个时候还没有把调用线程放到等待队列上，这个signal信号就会丢失。

为什么需要加锁。并且将这两部分合成原子操作？

如果不加锁的话，当我们先释放mutex的时候，到signal还有一段距离，如果这一段我们发出了signal，处理者线程是有很大可能无法收到signal的。比如等到singal发出来的时候，调用线程还没到等待队列上，而这个时候signal可能已经被其他线程接受了

为什么要先释放锁，然后等待信号发过来？

结合线程池的设计思路，如果不释放锁的话，这个信号有很大可能是发送不过来的，其他的线程可能根本没有机会发出信号。

 

读写锁

遵循读时共享，写时独占