这里我们简要介绍了线程间互斥相关的概念，并对加锁的一种原理进行了剖析，本人目前理解尚浅，若文中有表述不当的地方还望理解并指正，谢谢大家！

一：线程间互斥相关背景概念

• 临界资源：多个线程执行流共享的资源叫做临界资源。
• 临界区：每个线程内部，访问临界资源的代码，叫做临界区。
• 互斥：任何时刻，互斥保证有且只有一个执行流进入临界区，访问临界资源，通常对临界资源起保护作用。
• 原子性：不会被任何调度机制打断的操作，该操作只有两态，要么完成了，要么没完成。

二：互斥量mutex

• 大部分情况，线程使用的数据都是局部变量，变量的地址空间在线程栈空间内，这种情况，变量归属单个线程，其他线程无法获取这种变量。
• 但有时候，很多变量都需要在线程间共享，这样的变量称为共享变量，可以通过数据的共享，完成线程之间的交互。
• 多个线程并发的操作共享变量，回应发线程安全问题。

要解决上述因多线程操作共享变量带来的线程安全问题，需要做到以下三点：

1. 代码必须要有互斥行为：当代码进入临界区执行时，不允许其他线程进入该临界区。
2. 如果多个线程同时要求执行临界区的代码，并且临界区没有线程在执行，那么只允许一个线程进入该临界区。
3. 如果线程不在临界区中执行，那么该线程不能阻止其他线程进入临界区。

要做到上述三点，本质就是需要一把锁。Linux上提供的这把锁叫互斥量。

互斥量的接口：
（1）初始化互斥量：
方法一：静态分配

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER

方法二：动态分配

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t* mutex, const pthread_mutexattr_t* restrict attr);
参数：
mutex：要初始化的互斥量
attr：NULL

（2）销毁互斥量
销毁互斥量需要满足：

• 使用PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER初始化的互斥量不需要销毁
• 不要销毁一个已经加锁的互斥量
• 已经销毁的互斥量，要确保后面不会再有线程尝试加锁。

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t* mutex);

（3）互斥量加锁和解锁

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t* mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t* mutex);
返回值：成功返回0，失败返回错误号

调用pthread_mutex_lock时，可能遇到以下情况：

• 互斥量处于未锁状态，该函数会将互斥量锁定，同时返回成功。
• 发起函数调用时，其他线程已经锁定互斥量，或者存在其他线程同时申请互斥量，但没有竞争到互斥量，那么pthread_mutex_lock调用会陷入阻塞（执行流被挂起），等待互斥量解锁。

三：互斥量实现原理探究

• 在多线程中，不难意识到单纯的i++或者++i都不是原子操作，原因是经过汇编后由多条语句构成，又因为线程在任何时刻都可能被切换，所以有可能会导致数据不一致问题。
• 为了实现互斥锁操作，大多数体系结构都提供了swap或exchange指令，该指令的作用是把寄存器和内存单元的数据做交换；由于只有一条语句，所以保证了原子性。

线程加锁是如何保证原子性的？下面我们看lock的一段伪代码：

%al：寄存器；
mutex：内存中的一个变量
凡是在寄存器中的数据，全部都是线程的上下文数据，在线程被切换时，会随着线程一起离开。

💡💡💡由上述伪代码，上锁的过程分为三步：

1. 将0写入寄存器，mutex值默认为1。
2. 交换寄存器和mutex的值。
3. 判断寄存器中的内容，如果大于0，则加锁成功，否则线程挂起等待！
   
   

如果在判断之前，线程A被切换走了，此时线程A带着寄存器上下文数据（1）一起被切换走，那么此时来的线程因申请不到锁而被挂起等待。

加锁的结果就是把线程访问临界区串行化！