互斥的概念
在多線程編程中，引入了對象互斥鎖的概念，來保證共享數據操作的完整性。 每個對象都對應於一個可稱爲" 互斥鎖" 的標記，這個標記用來保證在任一時刻， 只能有一個線程訪問該對象。
互斥鎖操作
互斥鎖也可以叫線程鎖，接下來說說互斥鎖的的使用方法。
對互斥鎖進行操作的函數，常用的有如下幾個：
#include <pthread.h> int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr); pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); int pthread_mutex_timedlock(pthread_mutex_t *restrict mutex, const struct timespec *restrict abs_timeout);
對線程鎖進行操作的函數有很多，還包括許多線程鎖屬性的操作函數， 不過一般來說，對於並不複雜的情況， 只需要使用創建、獲取鎖、釋放鎖、刪除鎖這幾個就足夠了。
創建互斥鎖
所以下面簡單看一下如何創建和使用互斥鎖。
在使用互斥鎖之前，需要先創建一個互斥鎖的對象。 互斥鎖的類型是 pthread_mutex_t ，所以定義一個變量就是創建了一個互斥鎖。
pthread_mutex_t mtx;
這就定義了一個互斥鎖。但是如果想使用這個互斥鎖還是不行的，我們還需要對這個互斥鎖進行初始化， 使用函數 pthread_mutex_init() 對互斥鎖進行初始化操作。
//第二個參數是 NULL 的話，互斥鎖的屬性會設置爲默認屬性 pthread_mutex_init(&mtx, NULL);
除了使用 pthread_mutex_init() 初始化一個互斥鎖，我們還可以使用下面的方式定義一個互斥鎖：
pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
在頭文件 /usr/include/pthread.h 中，對 PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER 的聲明如下
# define PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER \
{ { 0, 0, 0, 0, 0, 0, { 0, 0 } } }
爲什麼可以這樣初始化呢，因爲互斥鎖的類型 pthread_mutex_t 是一個聯合體， 其聲明在文件 /usr/include/bits/pthreadtypes.h 中，代碼如下：
/* Data structures for mutex handling. The structure of the attribute
type is not exposed on purpose. */
typedef union
{
struct __pthread_mutex_s
{
int __lock;
unsigned int __count;
int __owner;
#if __WORDSIZE == 64
unsigned int __nusers;
#endif
/* KIND must stay at this position in the structure to maintain
binary compatibility. */
int __kind;
#if __WORDSIZE == 64
int __spins;
__pthread_list_t __list;
# define __PTHREAD_MUTEX_HAVE_PREV 1
#else
unsigned int __nusers;
__extension__ union
{
int __spins;
__pthread_slist_t __list;
};
#endif
} __data;
char __size[__SIZEOF_PTHREAD_MUTEX_T];
long int __align;
} pthread_mutex_t;
獲取互斥鎖
接下來是如何使用互斥鎖進行互斥操作。在進行互斥操作的時候， 應該先"拿到鎖"再執行需要互斥的操作，否則可能會導致多個線程都需要訪問的數據結果不一致。 例如在一個線程在試圖修改一個變量的時候，另一個線程也試圖去修改這個變量， 那就很可能讓後修改的這個線程把前面線程所做的修改覆蓋了。
下面是獲取鎖的操作：
阻塞調用
pthread_mutex_lock(&mtx);
這個操作是阻塞調用的，也就是說，如果這個鎖此時正在被其它線程佔用， 那麼 pthread_mutex_lock() 調用會進入到這個鎖的排隊隊列中，並會進入阻塞狀態， 直到拿到鎖之後纔會返回。
非阻塞調用
如果不想阻塞，而是想嘗試獲取一下，如果鎖被佔用咱就不用，如果沒被佔用那就用， 這該怎麼實現呢？可以使用 pthread_mutex_trylock() 函數。 這個函數和 pthread_mutex_lock() 用法一樣，只不過當請求的鎖正在被佔用的時候， 不會進入阻塞狀態，而是立刻返回，並返回一個錯誤代碼 EBUSY，意思是說， 有其它線程正在使用這個鎖。
int err = pthread_mutex_trylock(&mtx);
if(0 != err) {
if(EBUSY == err) {
//The mutex could not be acquired because it was already locked.
}
}
超時調用
如果不想不斷的調用 pthread_mutex_trylock() 來測試互斥鎖是否可用， 而是想阻塞調用，但是增加一個超時時間呢，那麼可以使用 pthread_mutex_timedlock() 來解決， 其調用方式如下：
struct timespec abs_timeout;
abs_timeout.tv_sec = time(NULL) + 1;
abs_timeout.tv_nsec = 0;
int err = pthread_mutex_timedlock(&mtx, &abs_timeout);
if(0 != err) {
if(ETIMEDOUT == err) {
//The mutex could not be locked before the specified timeout expired.
}
}
上面代碼的意思是，阻塞等待線程鎖，但是隻等1秒鐘，一秒鐘後如果還沒拿到鎖的話， 那就返回，並返回一個錯誤代碼 ETIMEDOUT，意思是超時了。
其中 timespec 定義在頭文件 time.h 中，其定義如下
struct timespec
{
__time_t tv_sec; /* Seconds. */
long int tv_nsec; /* Nanoseconds. */
};
還需要注意的是，這個函數裏面的時間，是絕對時間，所以這裏用 time() 函數返回的時間增加了 1 秒。
釋放互斥鎖
用完了互斥鎖，一定要記得釋放，不然下一個想要獲得這個鎖的線程， 就只能去等着了，如果那個線程很不幸的使用了阻塞等待，那就悲催了。
釋放互斥鎖比較簡單，使用 pthread_mutex_unlock() 即可：
pthread_mutex_unlock(&mtx);
銷燬線程鎖
通過 man pthread_mutex_destroy 命令可以看到 pthread_mutex_destroy() 函數的說明， 在使用此函數銷燬一個線程鎖後，線程鎖的狀態變爲"未定義"。有的 pthread_mutex_destroy 實現方式，會使線程鎖變爲一個不可用的值。一個被銷燬的線程鎖可以被 pthread_mutex_init() 再次初始化。對被銷燬的線程鎖進行其它操作，其結果是未定義的。
對一個處於已初始化但未鎖定狀態的線程鎖進行銷燬是安全的。儘量避免對一個處於鎖定狀態的線程鎖進行銷燬操作。
銷燬線程鎖的操作如下：
pthread_mutex_destroy(&mtx)
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作 者：郝峯波
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