C++11多线程编程之互斥量


一、互斥量

互斥量或者互斥锁（Mutex）是一种实现线程间对资源互斥访问的机制。操作互斥锁的时间和空间开销相对比较低，因而常用于高频使用的关键共享数据和程序段。互斥锁有两种状态，开锁（unlock）和关锁（lock）。我们就是通过这种线程同步手段在多线程编程中来防止多个线程同时操作共享资源。一旦线程锁住了互斥量，那么其他线程就必须等待它解锁互斥量才能再访问共享资源。

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二、C++11中的Mutex

2.1Mutex类

头文件<Mutex>中定义了四种互斥量类，他们是：

mutex                  基本Mutex                            recursive_mutex                递归Mutex

time_mutex      定时Mutex                            recursive_timed_mutex  定时递归Mutex

2.2Lock类

lock_guard          方便线程对互斥量上锁

unique_lock        方便线程对互斥量上锁，并提供更好的上锁解锁控制

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三、Mutex用法

mutex 是 最基本的互斥量，提供了独占所有权的特。它的成员函数和用法如下：

1.构造函数：互斥量不可拷贝不可移动，最初产生的mutex对象是unlock状态。、

2.lock()：调用线程，将互斥量对象锁定。该函数的调用有如下3种情况：

a.如果互斥量当前未被锁定，调用线程将该互斥量锁住，直到调用 unlock之前，线程一直拥有该锁。

b. 如果当前互斥量被其他线程锁住，则当前的调用线程被阻塞住。

c. 如果当前互斥量被当前调用线程锁住，则会产生死锁.

3.unlock()：解锁，释放当前线程对互斥量的所有权。

4.try_lock()：尝试锁住互斥量，如果互斥量被其他线程占有，则当前线程也不会被阻塞，锁定成功返回true，锁定失败返回false，是非阻塞的。

一个简单的例子如下：

#include<iostream>
#include<thread>
#include<mutex>
//临界资源，我们模拟用多个线程去操作该资源
volatile int counter(0);
//创建一个互斥量，用于访问约束各线程访问临界资源
std::mutex mtx;
void CounterIncreases()
{
 for (size_t i = 0; i < 100; ++i)
 {
  if (mtx.try_lock())//当前线程尝试锁定互斥量，锁定成功则将counter加1后解锁，供其它线程去访问资源
  {
   ++counter;
   mtx.unlock();
  }
 }
}
int main()
{
 std::thread thread_tasks[10];
 for (auto& task : thread_tasks)
 {
  task = std::thread(CounterIncreases);
  task.join();
 }
 std::cout << counter << " successful increases of the counter" << std::endl;
 return 0;
}

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