posix多线程有感--同步

1.创建和销毁互斥量

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,pthread_mutexattr_t *attr);
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);

 不能拷贝互斥量变量，因为使用拷贝的互斥量是不确定的。可以拷贝指向互斥量的指针。

 宏PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER来声明具有默认属性的静态互斥量。如果需要初始化一个非缺省属性的互斥量，必须使用动态初始化（malloc）。

 不需要释放一个使用PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER宏静态初始化的互斥量。

2.加锁和解锁互斥量

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

当调用线程已经锁住互斥量之后，就不能再加锁该互斥量。试图这样做的结果可能是返回错误（EDEADLK），或者可能陷入“自死锁”，使不幸的线程永远等待下去。
pthreads提供了pthread_mutex_trylock函数，当调用互斥量已被锁住时调用该函数将返回错误代码EBUSY。

3.死锁发生的4个条件：（1）对资源的访问是独占的（2）线程在已经占有一个资源时继续请求其他资源（3）所有线程都不放弃已经占有的资源（4）线程对资源的请求形成了一个环，其中每个资源都被一个线程所占有，而每个线程都在请求另一个线程所占有的资源。

4.饥饿：由于一个正在运行的线程必须是拥有最高优先级的就绪线程，如果一个高优先级线程总是处于就绪状态，则所有其他优先级比它低的线程就永远不会运行。

5.针对死锁，考虑以下两种通用的解决办法：

  （1）固定加锁顺序：所有同时加锁互斥量A和互斥量B的代码，必须首先加锁互斥量A，然后加锁互斥量B。

  （2）试加锁和回退：在锁住某个集合中的第一个互斥量后，使用pthread_mutex_trylock来加锁集合中的其他互斥量，如果失败则将集合中的所有已加锁互斥量释放，并重新加锁。

“回退”意味着你以正常的方式锁住集合中的第一个互斥量，而调用pthread_mutex_trylock函数有条件的加锁集合中其他互斥量。如果pthread_mutex_trylock返回EBUSY，则你必须释放已经拥有的所有属于该集合的互斥量并重新开始。

6.在一个条件变量上等待会导致以下原子操作：释放相关互斥量，等待其他线程发给该条件变量的信号（唤醒一个等待者）或广播该条件变量（唤醒所有等待者）。当等待条件变量时，互斥量必须始终锁住；当线程从条件变量等待中醒来时，它重新继续锁住互斥量。

7.创建和释放条件变量

pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond,pthread_condattr_t *condattr);
int pthread_cond_destroy(phtread_cond_t *cond);

 永远不要拷贝条件变量，因为使用条件变量的备份是不可知的。可以传递条件变量的指针以及不同函数和线程可以使用它来同步。

 只有在没有线程在该条件变量上等待的时候才能注销这个条件变量，否则返回EBUSY，注销一个条件变量需要调用pthread_cond_destroy。

 不必释放一个通过PTHREAD_COND_INITIALIZER宏静态初始化的条件变量。

8.等待条件变量

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond),pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex,struct timespec *expiration);

（1）当线程等待条件变量时，它必须将相关互斥量锁住。记住，在阻塞线程之前，条件变量等待操作将解锁互斥量；而在重新返回线程之前，会再次锁住互斥量。

（2）被阻塞的线程可以被pthread_cond_signal,pthread_cond_broadcast函数唤醒，也可以被信号中断后被唤醒。

（3）pthread_cond_timedwait函数到了一定的时间，即使条件变量未发生也会解除阻塞。函数返回时，相应的互斥量往往是锁定的，即使函数出错返回。

（4）pthread_cond_wait函数的返回并不意味着条件变量的值一定发生了变化，必须重新检查条件的值，pthread_cond_wait函数返回时，相应的互斥量将当前线程锁定，即使是函数出错返回。

（5）等待条件有两种方式：无条件等待pthread_cond_wait和计时等待pthread_cond_timedwait函数，其中计时等待方式如果在给定时刻前条件没有满足，返回ETIMEOUT，结束等待，其中参数expiration以与time()系统调用相同意义的绝对时间形式出现，0表示格林尼治时间1970年1月1日0时0分0秒。
9.一般一个条件表达式都是在一个互斥锁的保护下被检查。当条件表达式未被满足时，线程将仍然阻塞在这个条件变量上。当另一个线程改变了条件的值并向条件变量发出信号时，等待在这个条件变量上的一个线程或者所有线程被唤醒，接着都试图再次占有相应的互斥锁。

10.阻塞在条件变量上的线程被唤醒以后，直到pthread_cond_wait函数返回之前，条件变量的值都可能发生变化。所以函数返回以后，在锁定相应的互斥锁之前，必须重新测试条件值。

11.记住，线程在从条件变量返回之前总是锁住互斥量，即使是等待超时（pthread_cond_timedwait）。

12.唤醒条件变量等待线程

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

  pthreads提供了两种方式唤醒等待的线程：一个是“发信号”，一个是“广播”。发信号只唤醒一个等待该条件变量的线程，而广播将唤醒所有等待该条件变量的线程。
  当只有一个线程需要被唤醒来处理改变后的状态时，使用发信号。如果你为多个谓词条件使用一个条件变量，则不能使用发信号操作；因为你不能分辨是应该唤醒等待这个谓词条件的线程，还是唤醒唤醒等待那个谓词条件的线程。

13.唤醒丢失问题：

   在线程未获得相应的互斥锁时调用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函数可能会引起唤醒丢失问题。唤醒丢失往往会在下面的情况下发生：

（1）一个线程调用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函数；

（2）另一个线程正处在测试条件变量和调用pthread_cond_wait函数之间；

（3）没有线程正在处在阻塞等待的状态下。