线程同步的方式

1.互斥量

1）只有两个状态：加锁状态，不加锁状态

2）当互斥量处于加锁状态时，任何试图再次加锁的行为都将被休眠阻塞

3）互斥量必须初始化，对于静态分配的互斥量，设置成一个特定的常量来初始化；对于动态分配的互斥量，调用其相应的_init函数初始化

4）如果是动态分配的互斥量，则在使用完之后要调用其相应的_destroy函数释放内存，静态分配的则不用

2.读写锁

1）有三个状态：读加锁状态，写加锁状态，不加锁状态

2）当读写锁处于写加锁状态时，任何试图再次加锁（读和写都是）的行为都将被休眠阻塞

3）当读写锁处于读加锁状态时，读模式下的加锁行为可以进行，写模式下的加锁的行为将被休眠阻塞

4）当读写锁处于读加锁状态时，如果此时有线程试图进行写模式加锁，通常这个时候读写锁会阻塞随后的读模式加锁，这样就可以避免读模式锁长期占用，写模式请求得不到满足的情况

5）读写锁也必须初始化（只能调用其相应的_init函数），且在使用完之后一定要调用其相应的_destroy函数释放内存

6）适用场景：读写锁非常适用于对数据结构的读次数远大于写次数的情况

3.条件变量

1）条件变量利用线程间共享的全局变量进行同步

2）适用场景：如果没有条件变量，程序员需要让线程不断地轮询，以检查是否满足条件，此时线程处于一个不间断的忙碌状态，这相当耗资源；条件变量使线程不需要轮询，而是让其被休眠阻塞，等待条件发生

3）通常条件变量和互斥量一起使用，条件（不是条件变量）由互斥量保护

4）条件变量必须初始化，对于静态分配的条件变量，设置成一个特定的常量来初始化；对于动态分配的条件变量，调用其相应的_init函数初始化

5）典型使用过程：

int condition = 0;
pthread_cond_t qready = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_mutex_t qlock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

//等待条件,线程1
void process_msg(void)
{
    struct msge *mp;
    for (;;)
    {
        pthread_mutex_lock(&qlock);
        while (condition == 0)    //while循环起到再一次检查的效果
        {
            /*
            1.以原子方式解锁互斥量
            2.等待条件被满足
            3.pthread_cond_signal发送条件成立信号时，以原子方式对互斥量加锁
            */
            pthread_cond_wait(&qready, &qlock);
        }
        condition = 0;
        pthread_mutex_unlock(&qlock);
        /* now process the message mp */
    }
}

//产生条件,线程2
void enqueue_msg()
{
    pthread_mutex_lock(&qlock);
    condition = 1;
    pthread_mutex_unlock(&qlock);
    pthread_cond_signal(&qready); //如果多个线程处于等待状态，那么应使用pthreads_cond_broadcast()函数
}

6）pthread_cond_wait的存放位置

　　pthread_cond_wait必须放在pthread_mutex_lock和pthread_mutex_unlock之间：用互斥量保护条件，其他线程再获得互斥量之前不能读取或修改条件

7）pthread_cond_signal的存放位置

位置一：

pthread_mutex_lock
/*……*/
pthread_cond_signal
pthread_mutex_unlock
//当等待线程被唤醒时，它重新锁住互斥量,但是如果此时互斥量还未解锁，则等待线程被阻塞，互斥量成功解锁后，等待线程再次被唤醒并重新锁住互斥量，从而_wait执行完毕。这样被唤醒两次，损耗系统
性能；但是在linux下，不会有这个问题，因为在linux线程中，使用两个队列，分别是cond_wait队列和mutex_lock队列，cond_signal只是让等待线程从cond_wait队列移到mutex_lock队列，即使
出现特殊情况也不会被唤醒两次，不会有性能的损耗

位置二：

pthread_mutex_lock
/*……*/
pthread_mutex_unlock
pthread_cond_signal
//把_signal放在_unlock后面，不会有潜在的损耗，但是如果_unlock和_signal之间，有其他线程正在mutex上阻塞的话，那么这个线程就会抢占cond_wait的线程

8）条件变量经常和while配合使用：_wait函数的返回可能是意外返回，此时并不是其他线程释放了条件成立信号，所以此时条件其实没有被满足，用while循坏可以起到检查的效果

4.自旋锁

1）自旋锁与互斥量基本一样，不同的是如果某线程需要获取自旋锁，但该锁已经被其他线程占用时，该线程不会被挂起，而是在不断的消耗CPU的时间，是一种忙等阻塞；而互斥量采用休眠阻塞，会让出cpu

2）适用场景：锁被持有的时间短（忙等阻塞时cpu不能做其他的事情，持有时间太长造成CPU资源浪费），线程不希望在重新调度上花太多成本；自旋锁在非抢占式内核中是非常有用：在实现线程互斥的同时，可以阻塞中断，这样系统就不会陷入死锁

5.屏障

1）屏障是用户协调多个线程并行工作的同步机制

2）屏障允许每个线程等待，直到所有的合作线程都达到某一点，然后从该点继续执行

3）pthread_join函数就是一种屏障，允许一个线程等待，直到另一个线程退出；屏障的使用范围更广，允许任意数量的线程等待，直到所有的线程完成处理工作，并且线程不用退出，所有的线程到达屏障以后可以接着工作

4）应用举例：

　　现有800万个数据要进行排序。现在创建出9个线程，一个主线程和8个工作线程。每个工作线程分别对100万个数据进行堆排序，主线程中设置屏障，等待8个线程完成数据的排序后，对8个线程排好序的8组数据再进行排序