概念
1.多個執行流進行安全訪問的共享資源——臨界資源
2.多個執行流中，訪問臨界資源的代碼——臨界區--往往是線程代碼的很小一部分
3.想讓多個線程串行訪問共享資源——互斥
4.對一個資源進行訪問的時候，要麼不做，要麼做完——原子性
解決方案：
解決方案：加鎖
互斥鎖pthread_mutex_t確保同一時間只有一個線程能進入臨界區
一、POSIX線程庫（pthread）互斥鎖（Mutex）接口
| 函數接口 | 功能描述 | 參數與返回值 |
|---|---|---|
pthread_mutex_init |
初始化互斥鎖 | - 參數：pthread_mutex_t *mutex（鎖對象）、const pthread_mutexattr_t *attr（屬性，通常為NULL）
- 返回值：成功返回 0，失敗返回錯誤碼。 |
pthread_mutex_destroy |
銷燬互斥鎖（釋放資源） | - 參數：pthread_mutex_t *mutex（已初始化的鎖對象）
- 返回值：成功返回 0，失敗返回錯誤碼。 |
pthread_mutex_lock |
加鎖（阻塞式）：若鎖已被佔用，當前線程會阻塞等待 | - 參數：pthread_mutex_t *mutex
- 返回值：成功返回 0，失敗返回錯誤碼（如被信號中斷返回EINTR）。 |
pthread_mutex_trylock |
嘗試加鎖（非阻塞式）：若鎖已被佔用，立即返回失敗，不阻塞 | - 參數：pthread_mutex_t *mutex
- 返回值：成功返回 0，失敗返回EBUSY（鎖被佔用）或其他錯誤碼。 |
pthread_mutex_unlock |
解鎖：釋放鎖，喚醒等待隊列中的一個線程 | - 參數：pthread_mutex_t *mutex
- 返回值：成功返回 0，失敗返回錯誤碼（如未加鎖時解鎖返回EPERM）。 |
二、C++標準庫（）基礎互斥鎖類
| 類名 | 功能描述 | 核心成員函數 |
|---|---|---|
std::mutex |
基礎互斥鎖（不可遞歸，同一線程不能重複加鎖） | - lock()：加鎖（阻塞）
- try_lock()：嘗試加鎖（非阻塞，成功返回true）
- unlock()：解鎖 |
std::recursive_mutex |
遞歸互斥鎖：允許同一線程多次加鎖（需對應次數的解鎖） | 同std::mutex，但支持同一線程重複lock()（次數不超過實現限制） |
std::timed_mutex |
帶超時的互斥鎖：支持在指定時間內嘗試加鎖 | 增加try_lock_for(std::chrono::duration)和try_lock_until(std::chrono::time_point) |
如果鎖是局部的需要用pthread_mutex_destroy與int pthread_mutex_init來創建和銷燬，如果是全局或者靜態的，則直接用pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;進行初始化
code：
Mutex.hpp:
#pragma once
#include<pthread.h>
class Mutex{
public:
Mutex(const pthread_mutex_t &mtx):mtx_(mtx){
pthread_mutex_lock(&mtx_);
}
~Mutex(){
pthread_mutex_unlock(&mtx_);
}
private:
pthread_mutex_t mtx_;
};
main:
#include<iostream>
#include<vector>
#include<cstdio>
#include<unistd.h>
#include<cassert>
#include "Mutex.hpp"
int tickets=10000;
pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
class ThreadData{
public:
pthread_t m_tid;
char m_buffer[64];
};
void *getTicket(void *args){
ThreadData* td=static_cast<ThreadData*>(args);
long long getnum=0;
while(true){
{
Mutex m(mutex);
usleep(1254);
if(tickets>0){
std::cout<<td->m_buffer<<" : 還剩票數 "<<tickets<<std::endl;
tickets--;
getnum++;
}
else{
break;
}
}
}
return (void*)getnum;
}
int main(){
std::vector<ThreadData*> tds;
#define NUM 10
for(int i=1;i<=NUM;i++){
ThreadData *td=new ThreadData;
snprintf(td->m_buffer,sizeof(td->m_buffer),"thread[%d]",i);
int n=pthread_create(&td->m_tid,nullptr,getTicket,(void*)td);
assert(n==0);
(void)n;
tds.push_back(std::move(td));
}
for(int i=0;i<(int)tds.size();i++){
long long ret;
int n=pthread_join(tds[i]->m_tid,(void**)&ret);
assert(n==0);
(void)n;
std::cout<<tds[i]->m_buffer<<"獲得票數："<<ret<<std::endl;
delete tds[i];
}
}
