Linux中提供一把互斥鎖mutex（也稱之為互斥量）。每個線程在對資源操作前都嘗試先加鎖，成功加鎖才能操作，操作結束解鎖。資源還是共享的，線程間也還是競爭的，但通過“鎖”就將資源的訪問變成互斥操作，而后與時間有關的錯誤也不會再產生了。但，應注意：同一時刻，只能有一個線程持有該鎖。

當A線程對某個全局變量加鎖訪問，B在訪問前嘗試加鎖，拿不到鎖，B阻塞。C線程不去加鎖，而直接訪問該全局變量，依然能夠訪問，但會出現數據混亂。所以，互斥鎖實質上是操作系統提供的一把“建議鎖”（又稱“協同鎖”，即不加鎖也可以訪問，但是不要這樣做），建議程序中有多線程訪問共享資源的時候使用該機制。但并沒有強制限定。因此，即使有了mutex，如果有線程不按規則來訪問數據，依然會造成數據混亂。在Linux操作系統中，用戶層面上編程使用的所有鎖都是建議鎖，不具有強制性，因此訪問共享數據的所有線程（進程）都應該先加鎖才能訪問。

主要應用函數：

pthread_mutex_init函數???????? pthread_mutex_destroy函數

pthread_mutex_lock函數???????? pthread_mutex_trylock函數

pthread_mutex_unlock函數

以上5個函數的返回值都是：成功返回0， 失敗返回錯誤號。?????

pthread_mutex_t 類型，其本質是一個結構體。為簡化理解，應用時可忽略其實現細節，簡單當成整數看待。pthread_mutex_t mutex; 變量mutex只有兩種取值1、0。初始化完成后該值為1；加鎖后變為0，解鎖后又變為1。

（1）pthread_mutex_init函數

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex, const pthread_mutexattr_t *restrict attr);

作用：初始化一個互斥鎖(互斥量) ---> 初值可看作1。參數1：傳出參數，調用時應傳 &mutex；參數2：互斥量屬性。是一個傳入參數，通常傳NULL，選用默認屬性（線程間共享），可參考APUE.12.4同步屬性。

restrict關鍵字：只用于限制指針，告訴編譯器，所有修改該指針指向內存中內容的操作，只能通過本指針完成。不能通過除本指針以外的其他變量或指針修改。

靜態初始化：如果互斥鎖 mutex 是靜態分配的（定義在全局，或加static關鍵字修飾），可以直接使用宏進行初始化：pthead_mutex_t muetx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER；動態初始化：局部變量必須采用動態初始化：pthread_mutex_init(&mutex, NULL)。

（2）pthread_mutex_destroy函數

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

作用：銷毀一個互斥鎖，即釋放資源。

（3）pthread_mutex_lock函數

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

作用：加鎖。可理解為將mutex--（或-1）。

（4）pthread_mutex_unlock函數

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

作用：解鎖。可理解為將mutex ++（或+1）。

（5）pthread_mutex_trylock函數

int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);

作用：嘗試加鎖。lock加鎖失敗會阻塞，等待鎖釋放。?????? trylock加鎖失敗直接返回錯誤號（如：EBUSY），不阻塞。因此，trylock函數要保證能夠加鎖成功需要采用輪詢的方式（每隔一段時間去嘗試加鎖一次），與lock的區別就是不阻塞，類似于wait與waitpid函數。

lock與unlock： lock嘗試加鎖，如果加鎖不成功，線程阻塞，阻塞到持有該互斥量的其他線程解鎖為止。unlock主動解鎖函數，同時將阻塞在該鎖上的所有線程全部喚醒，至于哪個線程先被喚醒，取決于優先級、調度。默認：先阻塞、先喚醒。例如：T1 T2 T3 T4 使用一把mutex鎖。T1加鎖成功，其他線程均阻塞，直至T1解鎖。T1解鎖后，T2 T3 T4均被喚醒，并自動再次嘗試加鎖。

可假想mutex鎖 init成功初值為1。 lock 功能是將mutex--。unlock將mutex++。

看如下程序：該程序是非常典型的，由于共享、競爭而沒有加任何同步機制，導致產生于時間有關的錯誤，造成數據混亂：

//線程之間共享資源stdout（標準輸出）

#include <stdio.h> #include <string.h> #include <pthread.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h>pthread_mutex_t mutex; //定義鎖，全局變量void *tfn(void *arg) {srand(time(NULL));while (1) {pthread_mutex_lock(&mutex); //加鎖printf("hello ");sleep(rand() % 3); /*模擬長時間操作共享資源，導致cpu易主，產生與時間有關的錯誤*/printf("world\n");pthread_mutex_unlock(&mutex); //解鎖sleep(rand() % 3);}return NULL; }int main(void) {int flg = 5;pthread_t tid;srand(time(NULL));pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // mutex=1pthread_create(&tid, NULL, tfn, NULL);while (flg--) {pthread_mutex_lock(&mutex); //加鎖printf("HELLO ");sleep(rand() % 3);printf("WORLD\n");pthread_mutex_unlock(&mutex); //解鎖sleep(rand() % 3);}pthread_cancel(tid);pthread_join(tid, NULL);pthread_mutex_destroy(&mutex); //銷毀，注意不要忘記return 0; }

//采用mutex鎖機制的輸出情況

[root@localhost 02_pthread_sync_test]# ./mutex

HELLO WORLD

hello world

HELLO WORLD

HELLO WORLD

hello world

HELLO WORLD

HELLO WORLD

hello world

hello world

//不采用mutex鎖機制的輸出情況（刪除上述程序中的鎖）

[root@localhost 02_pthread_sync_test]# ./mutex

HELLO hello world

WORLD

HELLO hello WORLD

HELLO world

hello world

WORLD

hello HELLO WORLD

HELLO world

WORLD

分析：

注意srand( time(NULL) ); ?rand( )函數的用法：產生非假隨機數；

兩個線程while中，兩次printf前后，分別加lock和unlock。如果將unlock挪至第二個sleep函數后面，發現交替現象很難出現。這是因為線程在操作完共享資源后本應該立即解鎖，但修改后，線程抱著鎖睡眠。睡醒解鎖后又立即加鎖，這兩個庫函數本身不會阻塞。所以在這兩行代碼之間失去cpu的概率很小。因此，另外一個線程很難得到加鎖的機會。因此：在訪問共享資源前加鎖，訪問結束后立即解鎖。鎖的“粒度”應越小越好。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的互斥量（mutex）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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