问互斥示例/教程？

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这是我向世界各地的新手解释这个概念的卑微尝试：(在我的博客上也有一个 )

很多人跑到一个孤零零的电话亭(他们没有手机)和他们所爱的人说话。第一个抓住电话亭的门把手的人就是那个被允许使用电话的人。只要他用电话，他就得一直抓住门把手，否则别人就会抓住把手，把他扔出去和他的妻子说话:)根本没有排队系统。当此人打完电话，走出电话亭并留下门把手时，下一个握住门把手的人将被允许使用电话。

一个线程是:每个人

互斥锁的是:门把手

锁定是: The person's

电话资源为：

任何线程必须执行某些代码行，而这些代码行不应该同时被其他线程修改(使用电话与他的妻子交谈)，则必须首先获得互斥锁(抓住隔间的门把手)。只有到那时，线程才能运行这些代码行(进行电话调用)。

一旦线程执行了该代码，它就应该释放互斥锁，这样另一个线程就可以获得互斥锁(其他人可以访问电话亭)。

当考虑到现实世界的独占访问时，拥有互斥锁的概念有点荒谬，但在编程世界中，我猜没有其他方法可以让其他线程“看到”一个线程已经在执行一些代码行。这里有递归互斥锁等概念，但这个例子只是为了向你展示基本的概念。希望这个例子能让你对这个概念有一个清晰的了解。

使用C++11线程的：

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

std::mutex m;//you can use std::lock_guard if you want to be exception safe
int i = 0;

void makeACallFromPhoneBooth() 
{
    m.lock();//man gets a hold of the phone booth door and locks it. The other men wait outside
      //man happily talks to his wife from now....
      std::cout << i << " Hello Wife" << std::endl;
      i++;//no other thread can access variable i until m.unlock() is called
      //...until now, with no interruption from other men
    m.unlock();//man lets go of the door handle and unlocks the door
}

int main() 
{
    //This is the main crowd of people uninterested in making a phone call

    //man1 leaves the crowd to go to the phone booth
    std::thread man1(makeACallFromPhoneBooth);
    //Although man2 appears to start second, there's a good chance he might
    //reach the phone booth before man1
    std::thread man2(makeACallFromPhoneBooth);
    //And hey, man3 also joined the race to the booth
    std::thread man3(makeACallFromPhoneBooth);

    man1.join();//man1 finished his phone call and joins the crowd
    man2.join();//man2 finished his phone call and joins the crowd
    man3.join();//man3 finished his phone call and joins the crowd
    return 0;
}

使用g++ -std=c++0x -pthread -o thread thread.cpp;./thread编译和运行

如果您使用的是范围锁for the advantage it provides，则可以使用括号as shown here，而不是显式地使用lock和unlock。不过，作用域锁有轻微的性能开销。

虽然互斥锁可以用来解决其他问题，但它们存在的主要原因是提供互斥，从而解决所谓的竞争条件。当两个(或更多)线程或进程试图并发访问同一变量时，可能会出现竞争情况。考虑以下代码

//somewhere long ago, we have i declared as int
void my_concurrently_called_function()
{
  i++;
}

这个函数的内部结构看起来非常简单。这只是一句话。但是，典型的伪汇编语言等效项可能是：

load i from memory into a register
add 1 to i
store i back into memory

因为在i上执行递增操作都需要等效的汇编语言指令，所以我们说递增i是一种非大气层操作。原子操作是可以在硬件上完成的操作，并且保证一旦指令执行已经开始就不会被中断。递增i由3个原子指令链组成。在多个线程调用函数的并发系统中，当线程在错误的时间读取或写入时，就会出现问题。想象一下，我们有两个线程同时运行，其中一个线程紧接着另一个线程调用函数。也就是说，我们将i初始化为0。还假设我们有大量的寄存器，并且两个线程使用完全不同的寄存器，因此不会有冲突。这些事件的实际时间可能是：

thread 1 load 0 into register from memory corresponding to i //register is currently 0
thread 1 add 1 to a register //register is now 1, but not memory is 0
thread 2 load 0 into register from memory corresponding to i
thread 2 add 1 to a register //register is now 1, but not memory is 0
thread 1 write register to memory //memory is now 1
thread 2 write register to memory //memory is now 1

发生的情况是，我们有两个线程同时递增i，我们的函数被调用了两次，但结果与事实不一致。看起来该函数只被调用了一次。这是因为原子性在机器级别被“破坏”，这意味着线程可能会在错误的时间中断彼此或一起工作。

我们需要一种机制来解决这个问题。我们需要对上面的指令进行一些排序。一种常见的机制是阻塞除一个线程之外的所有线程。Pthread互斥使用这种机制。

任何必须执行某些代码行的线程都应该首先获得互斥锁，这些代码行可能会不安全地修改其他线程在同一时间(使用电话与其妻子通话)的共享值。这样，任何需要访问共享数据的线程都必须通过互斥锁。只有这样，线程才能执行代码。这段代码被称为临界区。

一旦线程执行了临界区，它就应该释放互斥锁，以便另一个线程可以获得互斥锁。

当考虑到人类寻求对真实物理对象的独占访问时，拥有互斥锁的概念似乎有点奇怪，但在编程时，我们必须有意识。并发线程和进程没有我们所拥有的社会和文化背景，所以我们必须迫使它们很好地共享数据。

所以从技术上讲，互斥是如何工作的？它不是遭受了我们前面提到的相同的竞争条件吗？与简单的变量递增相比，pthread_mutex_lock()是不是有点复杂？

从技术上讲，我们需要一些硬件支持来帮助我们。硬件设计者给我们的机器指令做了不止一件事，但被保证是原子的。这类指令的一个典型示例是测试和设置(TAS)。当尝试获取资源上的锁时，我们可能会使用TAS来检查内存中的值是否为0。如果是，这将是我们的信号，资源正在使用中，我们什么也不做(或者更准确地说，我们通过某种机制等待。pthreads互斥锁会将我们放入操作系统中的一个特殊队列中，并在资源可用时通知我们。Dumber系统可能需要我们做一个紧密的旋转循环，一遍又一遍地测试条件)。如果内存中的值不是0，则TAS将位置设置为非0的值，而不使用任何其他指令。这就像是将两条汇编指令组合成1来赋予我们原子性。因此，测试和更改值(如果更改是合适的)一旦开始就不能中断。我们可以在这样的指令之上构建互斥锁。

注意:某些部分可能与较早的答案相似。我接受了他的邀请进行编辑，他更喜欢它原来的方式，所以我保留了我所拥有的，其中融入了他的一些言辞。

我所知道的最好的线程教程在这里：

https://computing.llnl.gov/tutorials/pthreads/

我喜欢它是关于API的，而不是关于特定实现的，它提供了一些很好的简单示例来帮助您理解同步。