Linux下提供了多種方式來處理線程同步，最常用的是互斥鎖、條件變量、信號量和讀寫鎖。
下面是思維導(dǎo)圖：
一、互斥鎖（mutex）
鎖機(jī)制是同一時(shí)刻只允許一個(gè)線程執(zhí)行一個(gè)關(guān)鍵部分的代碼。
1 . 初始化鎖
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex,const pthread_mutex_attr_t *mutexattr);其中參數(shù) mutexattr 用于指定鎖的屬性（見下），如果為NULL則使用缺省屬性。
互斥鎖的屬性在創(chuàng)建鎖的時(shí)候指定，在LinuxThreads實(shí)現(xiàn)中僅有一個(gè)鎖類型屬性，不同的鎖類型在試圖對一個(gè)已經(jīng)被鎖定的互斥鎖加鎖時(shí)表現(xiàn)不同。當(dāng)前有四個(gè)值可供選擇：
（1）PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP，這是缺省值，也就是普通鎖。當(dāng)一個(gè)線程加鎖以后，其余請求鎖的線程將形成一個(gè)等待隊(duì)列，并在解鎖后按優(yōu)先級獲得鎖。這種鎖策略保證了資源分配的公平性。
（2）PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE_NP，嵌套鎖，允許同一個(gè)線程對同一個(gè)鎖成功獲得多次，并通過多次unlock解鎖。如果是不同線程請求，則在加鎖線程解鎖時(shí)重新競爭。
（3）PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK_NP，檢錯鎖，如果同一個(gè)線程請求同一個(gè)鎖，則返回EDEADLK，否則與PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP類型動作相同。這樣就保證當(dāng)不允許多次加鎖時(shí)不會出現(xiàn)最簡單情況下的死鎖。
（4）PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP，適應(yīng)鎖，動作最簡單的鎖類型，僅等待解鎖后重新競爭。
2 . 阻塞加鎖
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex *mutex);3 . 非阻塞加鎖
int pthread_mutex_trylock( pthread_mutex_t *mutex);該函數(shù)語義與 pthread_mutex_lock() 類似，不同的是在鎖已經(jīng)被占據(jù)時(shí)返回 EBUSY 而不是掛起等待。
4 . 解鎖（要求鎖是lock狀態(tài),并且由加鎖線程解鎖）
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex *mutex);5 . 銷毀鎖（此時(shí)鎖必需unlock狀態(tài),否則返回EBUSY）
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex *mutex);示例代碼：
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <pthread.h>pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;int gn;void* thread(void *arg){ printf("thread's ID is %d\n",pthread_self()); pthread_mutex_lock(&mutex); gn = 12; printf("Now gn = %d\n",gn); pthread_mutex_unlock(&mutex); return NULL;}int main(){ pthread_t id; printf("main thread's ID is %d\n",pthread_self()); gn = 3; printf("In main func, gn = %d\n",gn); if (!pthread_create(&id, NULL, thread, NULL)) { printf("Create thread success!\n"); } else { printf("Create thread failed!\n"); } pthread_join(id, NULL); pthread_mutex_destroy(&mutex); return 0;}二、條件變量（cond）
條件變量是利用線程間共享全局變量進(jìn)行同步的一種機(jī)制。條件變量上的基本操作有：觸發(fā)條件(當(dāng)條件變?yōu)?true 時(shí))；等待條件，掛起線程直到其他線程觸發(fā)條件。
1 . 初始化條件變量
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond,pthread_condattr_t *cond_attr); 盡管POSIX標(biāo)準(zhǔn)中為條件變量定義了屬性，但在Linux中沒有實(shí)現(xiàn)，因此cond_attr值通常為NULL，且被忽略。2 . 有兩個(gè)等待函數(shù)
（1）無條件等待
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex); （2）計(jì)時(shí)等待 int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex *mutex,const timespec *abstime); 如果在給定時(shí)刻前條件沒有滿足，則返回ETIMEOUT，結(jié)束等待，其中abstime以與time()系統(tǒng)調(diào)用相同意義的絕對時(shí)間形式出現(xiàn)，0表示格林尼治時(shí)間1970年1月1日0時(shí)0分0秒。
無論哪種等待方式，都必須和一個(gè)互斥鎖配合，以防止多個(gè)線程同時(shí)請求（用 pthread_cond_wait() 或 pthread_cond_timedwait() 請求）競爭條件（Race Condition）。mutex互斥鎖必須是普通鎖（PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP）或者適應(yīng)鎖（PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP），且在調(diào)用pthread_cond_wait()前必須由本線程加鎖（pthread_mutex_lock()），而在更新條件等待隊(duì)列以前，mutex保持鎖定狀態(tài)，并在線程掛起進(jìn)入等待前解鎖。在條件滿足從而離開pthread_cond_wait()之前，mutex將被重新加鎖，以與進(jìn)入pthread_cond_wait()前的加鎖動作對應(yīng)。
3 . 激發(fā)條件
（1）激活一個(gè)等待該條件的線程（存在多個(gè)等待線程時(shí)按入隊(duì)順序激活其中一個(gè)）
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);（2）激活所有等待線程
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);4 . 銷毀條件變量
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond); 只有在沒有線程在該條件變量上等待的時(shí)候才能銷毀這個(gè)條件變量，否則返回EBUSY說明：
1. pthread_cond_wait 自動解鎖互斥量(如同執(zhí)行了pthread_unlock_mutex)，并等待條件變量觸發(fā)。這時(shí)線程掛起，不占用CPU時(shí)間，直到條件變量被觸發(fā)（變量為ture）。在調(diào)用 pthread_cond_wait之前，應(yīng)用程序必須加鎖互斥量。pthread_cond_wait函數(shù)返回前，自動重新對互斥量加鎖(如同執(zhí)行了pthread_lock_mutex)。
2. 互斥量的解鎖和在條件變量上掛起都是自動進(jìn)行的。因此，在條件變量被觸發(fā)前，如果所有的線程都要對互斥量加鎖，這種機(jī)制可保證在線程加鎖互斥量和進(jìn)入等待條件變量期間，條件變量不被觸發(fā)。條件變量要和互斥量相聯(lián)結(jié)，以避免出現(xiàn)條件競爭——個(gè)線程預(yù)備等待一個(gè)條件變量，當(dāng)它在真正進(jìn)入等待之前，另一個(gè)線程恰好觸發(fā)了該條件（條件滿足信號有可能在測試條件和調(diào)用pthread_cond_wait函數(shù)（block）之間被發(fā)出，從而造成無限制的等待）。
3. 條件變量函數(shù)不是異步信號安全的，不應(yīng)當(dāng)在信號處理程序中進(jìn)行調(diào)用。特別要注意，如果在信號處理程序中調(diào)用 pthread_cond_signal 或 pthread_cond_boardcast 函數(shù)，可能導(dǎo)致調(diào)用線程死鎖
示例代碼1：
#include <stdio.h>#include <pthread.h>#include "stdlib.h"#include "unistd.h"pthread_mutex_t mutex;pthread_cond_t cond;void hander(void *arg){ free(arg); (void)pthread_mutex_unlock(&mutex);}void *thread1(void *arg){ pthread_cleanup_push(hander, &mutex); while (1) { printf("thread1 is running\n"); pthread_mutex_lock(&mutex); pthread_cond_wait(&cond,&mutex); printf("thread1 applied the condition\n"); pthread_mutex_unlock(&mutex); sleep(4); } pthread_cleanup_pop(0);}void *thread2(void *arg){ while (1) { printf("thread2 is running\n"); pthread_mutex_lock(&mutex); pthread_cond_wait(&cond,&mutex); printf("thread2 applied the condition\n"); pthread_mutex_unlock(&mutex); sleep(1); }}int main(){ pthread_t thid1,thid2; printf("condition variable study!\n"); pthread_mutex_init(&mutex,NULL); pthread_cond_init(&cond,NULL); pthread_create(&thid1,NULL,thread1,NULL); pthread_create(&thid2,NULL,thread2,NULL); sleep(1); do { pthread_cond_signal(&cond); } while(1); sleep(20); pthread_exit(0); return 0;}示例代碼2：
#include <pthread.h>#include <unistd.h>#include "stdio.h"#include "stdlib.h"static pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;struct node{ int n_number; struct node *n_next;}*head = NULL;static void cleanup_handler(void *arg){ printf("Cleanup handler of second thread.\n"); free(arg); (void)pthread_mutex_unlock(&mtx);}static void *thread_func(void *arg){ struct node *p = NULL; pthread_cleanup_push(cleanup_handler, p); while (1) { // 這個(gè)mutex主要是用來保證pthread_cond_wait的并發(fā)性。 pthread_mutex_lock(&mtx); while (head == NULL) { /* 這個(gè)while要特別說明一下，單個(gè)pthread_cond_wait功能很完善，為何 * 這里要有一個(gè)while (head == NULL)呢？因?yàn)閜thread_cond_wait里的線 * 程可能會被意外喚醒，如果這個(gè)時(shí)候head != NULL，則不是我們想要的情況。 * 這個(gè)時(shí)候，應(yīng)該讓線程繼續(xù)進(jìn)入pthread_cond_wait * pthread_cond_wait會先解除之前的pthread_mutex_lock鎖定的mtx， * 然后阻塞在等待對列里休眠，直到再次被喚醒（大多數(shù)情況下是等待的條件成立 * 而被喚醒，喚醒后，該進(jìn)程會先鎖定先pthread_mutex_lock(&mtx);，再讀取資源 * 用這個(gè)流程是比較清楚的。*/ pthread_cond_wait(&cond, &mtx); p = head; head = head->n_next; printf("Got %d from front of queue\n", p->n_number); free(p); } pthread_mutex_unlock(&mtx); // 臨界區(qū)數(shù)據(jù)操作完畢，釋放互斥鎖。 } pthread_cleanup_pop(0); return 0;}int main(void){ pthread_t tid; int i; struct node *p; /* 子線程會一直等待資源，類似生產(chǎn)者和消費(fèi)者，但是這里的消費(fèi)者可以是多個(gè)消費(fèi)者， * 而不僅僅支持普通的單個(gè)消費(fèi)者，這個(gè)模型雖然簡單，但是很強(qiáng)大。*/ pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL); sleep(1); for (i = 0; i < 10; i++) { p = (struct node*)malloc(sizeof(struct node)); p->n_number = i; pthread_mutex_lock(&mtx); // 需要操作head這個(gè)臨界資源，先加鎖。 p->n_next = head; head = p; pthread_cond_signal(&cond); pthread_mutex_unlock(&mtx); //解鎖 sleep(1); } printf("thread 1 wanna end the line.So cancel thread 2.\n"); /* 關(guān)于pthread_cancel，有一點(diǎn)額外的說明，它是從外部終止子線程，子線程會在最近的取消點(diǎn)， * 退出線程，而在我們的代碼里，最近的取消點(diǎn)肯定就是pthread_cond_wait()了。*/ pthread_cancel(tid); pthread_join(tid, NULL); printf("All done -- exiting\n"); return 0;}可以看出，等待條件變量信號的用法約定一般是這樣的：
...pthread_mutex_lock(&mutex);...pthread_cond_wait (&cond, &mutex);...pthread_mutex_unlock (&mutex);...相信很多人都會有這個(gè)疑問：為什么pthread_cond_wait需要的互斥鎖不在函數(shù)內(nèi)部定義，而要使用戶定義的呢？現(xiàn)在沒有時(shí)間研究 pthread_cond_wait 的源代碼，帶著這個(gè)問題對條件變量的用法做如下猜測，希望明白真相看過源代碼的朋友不吝指正。
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex) { if（沒有條件信號） { （1）pthread_mutex_unlock (mutex); // 因?yàn)橛脩粼诤瘮?shù)外面已經(jīng)加鎖了（這是使用約定），但是在沒有信號的情況下為了讓其他線程也能等待cond，必須解鎖。 （2） 阻塞當(dāng)前線程，等待條件信號（當(dāng)然應(yīng)該是類似于中斷觸發(fā)的方式等待，而不是軟件輪詢的方式等待）... 有信號就繼續(xù)執(zhí)行后面。 （3） pthread_mutex_lock (mutex); // 因?yàn)橛脩粼诤瘮?shù)外面要解鎖（這也是使用約定），所以要與1呼應(yīng)加鎖，保證用戶感覺依然是自己加鎖、自己解鎖。 } ... }三、 信號量
如同進(jìn)程一樣，線程也可以通過信號量來實(shí)現(xiàn)通信，雖然是輕量級的。
線程使用的基本信號量函數(shù)有四個(gè)：
#include <semaphore.h>1 . 初始化信號量
int sem_init (sem_t *sem , int pshared, unsigned int value);參數(shù)：
sem - 指定要初始化的信號量；
pshared - 信號量 sem 的共享選項(xiàng)，linux只支持0，表示它是當(dāng)前進(jìn)程的局部信號量；
value - 信號量 sem 的初始值。
2 . 信號量值加1
給參數(shù)sem指定的信號量值加1。
int sem_post(sem_t *sem);3 . 信號量值減1
給參數(shù)sem指定的信號量值減1。
int sem_wait(sem_t *sem);如果sem所指的信號量的數(shù)值為0，函數(shù)將會等待直到有其它線程使它不再是0為止。
4 . 銷毀信號量
銷毀指定的信號量。
int sem_destroy(sem_t *sem);示例代碼：
#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <pthread.h>#include <semaphore.h>#include <errno.h>#define return_if_fail(p) if((p) == 0){printf ("[%s]:func error!\n", __func__);return;}typedef struct _PrivInfo{ sem_t s1; sem_t s2; time_t end_time;}PrivInfo;static void info_init (PrivInfo* prifo);static void info_destroy (PrivInfo* prifo);static void* pthread_func_1 (PrivInfo* prifo);static void* pthread_func_2 (PrivInfo* prifo);int main (int argc, char** argv){ pthread_t pt_1 = 0; pthread_t pt_2 = 0; int ret = 0; PrivInfo* prifo = NULL; prifo = (PrivInfo* )malloc (sizeof (PrivInfo)); if (prifo == NULL) { printf ("[%s]: Failed to malloc priv.\n"); return -1; } info_init (prifo); ret = pthread_create (&pt_1, NULL, (void*)pthread_func_1, prifo); if (ret != 0) { perror ("pthread_1_create:"); } ret = pthread_create (&pt_2, NULL, (void*)pthread_func_2, prifo); if (ret != 0) { perror ("pthread_2_create:"); } pthread_join (pt_1, NULL); pthread_join (pt_2, NULL); info_destroy (prifo); return 0;}static void info_init (PrivInfo* prifo){ return_if_fail (prifo != NULL); prifo->end_time = time(NULL) + 10; sem_init (&prifo->s1, 0, 1); sem_init (&prifo->s2, 0, 0); return;}static void info_destroy (PrivInfo* prifo){ return_if_fail (prifo != NULL); sem_destroy (&prifo->s1); sem_destroy (&prifo->s2); free (prifo); prifo = NULL; return;}static void* pthread_func_1 (PrivInfo* prifo){ return_if_fail (prifo != NULL); while (time(NULL) < prifo->end_time) { sem_wait (&prifo->s2); printf ("pthread1: pthread1 get the lock.\n"); sem_post (&prifo->s1); printf ("pthread1: pthread1 unlock\n"); sleep (1); } return;}static void* pthread_func_2 (PrivInfo* prifo){ return_if_fail (prifo != NULL); while (time (NULL) < prifo->end_time) { sem_wait (&prifo->s1); printf ("pthread2: pthread2 get the unlock.\n"); sem_post (&prifo->s2); printf ("pthread2: pthread2 unlock.\n"); sleep (1); } return;}四 讀寫鎖
4.1 注意事項(xiàng)
4.2 常用接口
1. 初始化：
int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);int pthread_rwlock_timedrdlock(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const struct timespec *restrict abs_timeout);int pthread_rwlock_timedwrlock(pthread_rwlock_t *restrict rwlock, const struct timespec *restrict abs_timeout);3.銷毀鎖
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);應(yīng)用實(shí)例：
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <unistd.h>#include <pthread.h>/* 初始化讀寫鎖 */pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;/* 全局資源 */int global_num = 10;void err_exit(const char *err_msg){ printf("error:%s\n", err_msg); exit(1);}/* 讀鎖線程函數(shù) */void *thread_read_lock(void *arg){ char *pthr_name = (char *)arg; while (1) { /* 讀加鎖 */ pthread_rwlock_rdlock(&rwlock); printf("線程%s進(jìn)入臨界區(qū)，global_num = %d\n", pthr_name, global_num); sleep(1); printf("線程%s離開臨界區(qū)...\n", pthr_name); /* 讀解鎖 */ pthread_rwlock_unlock(&rwlock); sleep(1); } return NULL;}/* 寫鎖線程函數(shù) */void *thread_write_lock(void *arg){ char *pthr_name = (char *)arg; while (1) { /* 寫加鎖 */ pthread_rwlock_wrlock(&rwlock); /* 寫操作 */ global_num++; printf("線程%s進(jìn)入臨界區(qū)，global_num = %d\n", pthr_name, global_num); sleep(1); printf("線程%s離開臨界區(qū)...\n", pthr_name); /* 寫解鎖 */ pthread_rwlock_unlock(&rwlock); sleep(2); } return NULL;}int main(void){ pthread_t tid_read_1, tid_read_2, tid_write_1, tid_write_2; /* 創(chuàng)建4個(gè)線程，2個(gè)讀，2個(gè)寫 */ if (pthread_create(&tid_read_1, NULL, thread_read_lock, "read_1") != 0) err_exit("create tid_read_1"); if (pthread_create(&tid_read_2, NULL, thread_read_lock, "read_2") != 0) err_exit("create tid_read_2"); if (pthread_create(&tid_write_1, NULL, thread_write_lock, "write_1") != 0) err_exit("create tid_write_1"); if (pthread_create(&tid_write_2, NULL, thread_write_lock, "write_2") != 0) err_exit("create tid_write_2"); /* 隨便等待一個(gè)線程，防止main結(jié)束 */ if (pthread_join(tid_read_1, NULL) != 0) err_exit("pthread_join()"); return 0;}