C++线程库

C++线程库中提供了多种类型的原子性操作，主要分为变量的原子性操作和代码段的互斥加锁

代码段的互斥：mutex、recursive_mutex、timed_mutex、recursive_timed_mutex

如果一段代码是在多线程编程下执行的，那么必然要涉及到线程安全的问题，需要对该代码段进行加锁保护

#include <iostream>
#include <mutex>
#include <thread>
#include <vector>


std::mutex g_mutex;
int g_count = 0;

void Counter() {
  g_mutex.lock();

  int i = ++g_count;
  std::cout << "count: " << i << std::endl;

  // 前面代码如有异常，unlock 就调不到了。
  g_mutex.unlock();
}

int main() {
  const std::size_t SIZE = 4;

  // 创建一组线程。
  std::vector<std::thread> v;
  v.reserve(SIZE);

  for (std::size_t i = 0; i < SIZE; ++i) {
    v.emplace_back(&Counter);
  }

  // 等待所有线程结束。
  for (std::thread& t : v) {
    t.join();
  }

  return 0;
}

互斥量mutex：直接进行lock()或者unlock()

上述例子中，使用了mutex这个锁，也就是c++中提出的锁，但是这样的方式导致一个线程执行g_count时，其他线程在进行阻塞等待，是有其自己的缺陷的

递归互斥锁recursive_mutex：可以多次加锁，意味着加几次锁就需要解几次锁

定时互斥锁timed_mutex：可以定时加锁，规定什么时间让临界区代码实现互斥访问

递归定时互斥锁recursive_timed_mutex：在规定加锁时间的同时，还能实现递归的多次加锁要求

lock_guard：RAII的方式封装了锁

使用了RAII的思想，让类对象1去管理锁资源，在创建对象的时候加锁，析构对象的时候解锁，以此来预防死锁

unique_lock：RAII方式+加锁/解锁

除了使用RAII的思想之外，还提供了加锁解锁修改锁的功能，比lock_guard增加了一些对锁的操作

变量的原子性操作：atomic

int a
这个变量在整个多线程编程中如果是一个全局变量(局部变量也可以)，那么当多个线程需要对其进行修改操作时，必然涉及到线程安全的问题，需要对这个变量加锁保护，但是使用上述的mutex类型会显得大炮打苍蝇，有点兴师动众了，同时如果使用mutex加锁的方式来实现互斥，会让其他线程处于阻塞等锁的状态，会影响程序的效率

c++11中提供了一系列原子操作

#include <iostream>
using namespace std;
#include <thread>
//需要包含对应的头文件
#include <atomic>
atomic_long sum{ 0 };
void fun(size_t num)
{
	for (size_t i = 0; i < num; ++i)
	sum ++;   // 原子操作
}
int main()
{
	cout << "Before joining, sum = " << sum << std::endl;
	thread t1(fun, 1000000);
	thread t2(fun, 1000000);
	t1.join();
	t2.join();
	cout << "After joining, sum = " << sum << std::endl;
	return 0;
}

将普通变量修改为原子类型的变量，这样就无需进行加锁解锁操作了，会使代码的运行效率更高，线程自己就能够对这些原子类型的变量实现互斥访问了

POSIX线程库

互斥锁：pthread_mutex

有线程尝试加互斥锁时，如果没有加到锁，该线程会挂起并且切换，只有当其他线程将该互斥锁释放之后，该线程才会被唤醒继续加锁。

和C++中的mutex相似，可以对临界区代码进行加锁保护，但是需要对该互斥锁初始化，并且需要进行销毁

pthread_mutex_init()//初始化
pthread_mutex_lock()//加锁
pthread_mutex_unlock()//解锁
pthread_mutex_destroy()//销毁

自旋锁：pthread_spin

与互斥锁相比，它的效率更高，但是也更占CPU资源。

当有线程尝试加自旋锁时，如果该线程没有加到锁，那么会持续加锁，直到拿到锁为止，线程不会挂起也不会切换，因此加锁效率高，但也更加占用CPU资源

读写锁：pthread_rwlock

当存在这样的场景时：对数据的修改操作少，有大量的读数据操作，在这样的情况下对临界资源进行加锁会导致程序效率低下，那么就需要有一个读不加锁，而只有在写数据的时候才进行加锁来提高程序的效率，读写锁就是这样一个锁

读共享，写独占，读锁优先级高