线程同步（互斥锁）
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2015-09-22
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线程同步
一、线程同步基础
多线程并发服务器有很多优点，但存在一些问题，要注意。除了之前说的线程安全性问
题，另一个重要的方面是线程同步。线程在处理共享数据和进程资源是必须使用同步机制。
例如两个线程同时修改一个结构，其定义如下：
struct info
{
int id;
char name[10];
};
由于两个线程（a 和 b）同时运行，就有可能线程 a 修改了变量 id 后，线程 b 开始运行
并修改了变量 id 和 name，然后线程 a 又修改了变量 name。此时，info 中的 id 变量值是线
程 b 的，而 name 是线程 a 的，从而造成 id 和 name 的不一致，这就是两个进程不同步造成
的。
二、互斥锁基础
1、 互斥锁的概念
在 unix 系统中，提供一种基本的线程同步机制——互斥锁。它是一种锁，用来保护线
程代码中共享数据结构的完整性。互斥锁具有 3 个特点：
对互斥锁的操作（加锁/减锁）是原子操作，这就意味着操作系统将保证同时只有
一个线程能成功完成对一个互斥锁的加锁操作。
如果一个线程已经对某一互斥锁进行了加锁，其他线程只有等待该线程完成对这一
互斥锁解锁后，才能完成加锁操作。
如果一个线程已经对某一加锁的互斥锁进行了加锁操作，该线程将被挂起。只有当
该互斥锁被解锁后，该线程才被唤醒并完成加锁操作。
利用互斥锁可以保证在某一时间内，只有一个线程能执行“关键”代码。通常，这些
“关键”代码是用于修改共享数据的，从而保证其数据的完整性。具体的实现方法是：在
“关键”代码前加锁某一互斥锁，在“关键”代码结束时解锁该互斥锁。对于上一节的例子，
可以用以下伪代码实现数据的完整性。
加锁互斥锁 X1；
修改变量 id；
修改变量 name；
解锁互斥锁 X1。
线程 a 首先运行，当修改了变量 id 后，线程 b 运行这个流程，而此时线程 a 已锁定了
同一互斥锁 X1，线程 b 被挂起来直至线程 a 完成所有修改工作并解锁该互斥锁，最后运行
结果 id 和 name 都是由线程 b 修改的，从而保证了数据的完整性。
在互斥锁的应用中，只有使用同一互斥锁才能实现“互斥”。在上面的例子中，如果存
在线程 c，它采用同样“关键”代码来修改 info 中的变量 id 和 name，但采用了不同的互斥
锁 X2，此时 info 的数据完整性仍无法保证。
如果设置了过多的互斥锁，代码就没有什么并发性可言，即使“关键”代码只有一条语
句，因为一条语句可能会被编译成多条机器指令，也就有可能在完成该语句前插入其他线程
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