本文將會給出互斥量的詳細解說，并用一個互斥量解決上一篇文章中，要使用兩個信號量才能解決的只有子線程結束了對輸入的處理和統(tǒng)計后，主線程才能繼續(xù)執(zhí)行的問題。

一、什么是互斥量

互斥量是另一種用于多線程中的同步訪問方法，它允許程序鎖住某個對象，使得每次只能有一個線程訪問它。為了控制對關鍵代碼的訪問，必須在進入這段代碼之前鎖住一個互斥量，然后在完成操作之后解鎖。

二、互斥量的函數(shù)的使用

它們的定義與使用信號量的函數(shù)非常相似，它們的定義如下：

#include <pthread.h> 
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *mutexattr); 
 
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex); 
 
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); 
 
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); 

它們的意義就如它們的名字所示的那樣，成功時返回0，失敗時返回錯誤代碼，它們并不設置errno。

pthread_mutex_init函數(shù)中的參數(shù)mutexattr指定互斥量的屬性，在這里我們并不關心互斥量的屬性，所以把它設置為NULL，使用默認屬性即可。同樣的，pthread_mutex_lock和pthread_mutex_unlock都是原子操作，如果一個線程調用pthread_mutex_lock試圖鎖住互斥量，而該互斥量，又被其他線程鎖?。ㄕ加茫?，則該線程的pthread_mutex_lock調用就會阻塞，直到其他線程對該互斥量進行解鎖，該線程才能獲得該互斥量，pthread_mutex_lock調用才會返回。

注意，使用互斥量的默認屬性，如果程序試圖對一個已經加鎖的互斥量調用pthread_mutex_lock，程序就會阻塞，而又因為擁有互斥量的這個線程正是現(xiàn)在被阻塞的線程，所以這個互斥量就永遠不會被解鎖，也就是說，程序就會進入死鎖的狀態(tài)。在使用時要多加注意，確保在同一個線程中，對加鎖的互斥再次進行加鎖前要對其進行解鎖。

三、使用互斥量進行線程同步

下面以一個簡單的多線程程序來演示如何使用互斥量來進行線程同步。在主線程中，我們創(chuàng)建子線程，并把數(shù)組msg作為參數(shù)傳遞給子線程，然后主線程調用函數(shù)pthread_mutex_lock對互斥量加鎖，等待輸入，輸入完成后，調用函數(shù)pthread_mutex_unlock對互斥量解鎖，從而使線程函數(shù)中的對互斥量加鎖的pthread_mutex_lock函數(shù)返回并執(zhí)行子線程中的代碼。線程函數(shù)在把字符串的小寫字母變成大寫并統(tǒng)計輸入的字符數(shù)量之后，它調用pthread_mutex_unlock對互斥量解鎖，使主線程能夠繼續(xù)獲得互斥量（即對其加鎖函數(shù)返回），再次執(zhí)行輸入功能直到主線程再次調用pthread_mutex_unlock對其解鎖，一直如此重復，直到輸入end。

源文件為lockthread.c，源代碼如下：

、#include <unistd.h> 
#include <pthread.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <stdio.h> 
#include <string.h> 
 
 
//聲明線程函數(shù)和互斥量 
void* thread_func(void *msg); 
pthread_mutex_t mutex; 
 
 
#define MSG_SIZE 512 
 
 
int main() 
{ 
  int res = -1; 
  pthread_t thread; 
  void *thread_result = NULL; 
  char msg[MSG_SIZE] = {'\0'}; 
  //初始化互斥量，使用默認的互斥量屬性 
  res = pthread_mutex_init(&mutex, NULL); 
  if(res != 0) 
  { 
    perror("pthread_mutex_init failed\n"); 
    exit(EXIT_FAILURE); 
  } 
  //創(chuàng)建子線程，并把msg作為線程函數(shù)的參數(shù)傳遞給thread_func 
  res = pthread_create(&thread, NULL, thread_func, msg); 
  if(res != 0) 
  { 
    perror("pthread_create failed\n"); 
    exit(EXIT_FAILURE); 
  } 
  //輸入字符串，以串‘end'結束 
  printf("Input some test. Enter 'end' to finish\n"); 
  //把互斥量mutex加鎖，以確保同一時間只有該線程可以訪問msg中的數(shù)據(jù) 
  pthread_mutex_lock(&mutex); 
  while(strcmp("end\n", msg) != 0) 
  { 
    if(strncmp("TEST", msg, 4) == 0) 
    { 
      strcpy(msg, "copy_data\n"); 
    } 
    else 
    { 
      fgets(msg, MSG_SIZE, stdin); 
    } 
    //把互斥量mutex解鎖，讓其他的線程可以訪問msg中的數(shù)據(jù) 
    pthread_mutex_unlock(&mutex); 
    sleep(1);//休眠1秒再繼續(xù)循環(huán)，讓其他線程有執(zhí)行的機會 
    pthread_mutex_lock(&mutex); 
  } 
  pthread_mutex_unlock(&mutex); 
  printf("\nWaiting for thread finish...\n"); 
  //等待子線程結束 
  res = pthread_join(thread, &thread_result); 
  if(res != 0) 
  { 
    perror("pthread_join failed\n"); 
    exit(EXIT_FAILURE); 
  } 
  printf("Thread joined\n"); 
  //清理互斥量 
  pthread_mutex_destroy(&mutex); 
  exit(EXIT_SUCCESS); 
} 
void* thread_func(void *msg) 
{ 
  int i = 0; 
  char *ptr = msg; 
  sleep(1); 
  //把互斥量mutex加鎖，以確保同一時間只有該線程可以訪問msg中的數(shù)據(jù) 
  pthread_mutex_lock(&mutex); 
  while(strcmp("end\n", msg) != 0) 
  { 
    //把小寫字母變成大寫 
    for(i = 0; ptr[i] != '\0'; ++i) 
    { 
      if(ptr[i] >= 'a' && ptr[i] <='z') 
      { 
        ptr[i] -= 'a' - 'A'; 
      } 
    } 
    printf("You input %d characters\n", i-1); 
    printf("To uppercase: %s\n", ptr); 
    //把互斥量mutex解鎖，讓其他的線程可以訪問msg中的數(shù)據(jù) 
    pthread_mutex_unlock(&mutex); 
    sleep(1);//休眠1秒再繼續(xù)循環(huán)，讓其他線程有執(zhí)行的機會 
    pthread_mutex_lock(&mutex); 
  } 
  pthread_mutex_unlock(&mutex); 
  //退出線程 
  pthread_exit(NULL); 
} 

運行結果如下：

程序分析：

這個程序的工作流程已經說得非常清楚了，這里先來說說在main函數(shù)和線程函數(shù)thread_func中while循環(huán)中的sleep(1)語句的作用?？赡芎芏嗳藭J為這個sleep(1)是為了讓子線程完成其處理和統(tǒng)計功能，所以要讓主線程休眠1秒鐘來等待子線程的處理統(tǒng)計工作的完成。的確在這里子線程進行的工作十分簡單，1秒鐘內的確可以處理統(tǒng)計完畢。但是這里的sleep(1)并不是為了實現(xiàn)這個功能，這兩個循環(huán)中的sleep(1)是為了讓其他的線程有機會被執(zhí)行到，如果在一次的加鎖和解鎖之間沒有這條語句的話，則當前的線程將會一直在循環(huán)中獲得互斥量，因為其他的線程沒有執(zhí)行它的代碼的時間，所以就要用這樣的一條語句來給其他的線程一個運行的機會。如果子線程的執(zhí)行時間超過1秒，這個程序還是會正常運行。

以這個例子來說，在主線程中，當輸入數(shù)據(jù)完畢并對互斥量解鎖之后，并不馬上循環(huán)對其加鎖，此時子線程就有了執(zhí)行的機會，它會對互斥量進行加鎖，同樣地，當它處理統(tǒng)計完輸入的數(shù)據(jù)后，它在進入下一次循環(huán)前，也休眠1秒，讓主線程有機會再次運行。而主線程什么時候能夠執(zhí)行，取決于子線程何時對互斥量進行解鎖。因為如果子線程擁有（鎖?。┗コ饬浚瑒t主線程中函數(shù)pthread_mutex_lock就不會返回，使主線程處于阻塞狀態(tài)。

換句話來說，就是只有子線程結束了對輸入的處理和統(tǒng)計后，主線程才能繼續(xù)執(zhí)行，向msg中寫入數(shù)據(jù)?？吹竭@里，你應該知道之前在使用信號量時，我們多用一個信號量也是為了達到這個目的。所以當我們輸入TEST時，程序有兩個輸入，但還是能正常運行，同樣解決了之前使用一個信號量時所帶來的問題。

信號量和互斥量的作用都是保護代碼段的互斥設備，它們也非常相似。但在本例中，與使用信號量相比，實現(xiàn)同樣的功能，如果使用信號量的話，則需要兩個信號量，而使用互斥量的話，只需要一個?？梢哉f在本例中，使用互斥量更簡單。但是我覺得使用互斥量更容易犯錯，我們可以看到在這個例子中，我們需要使用sleep語句來讓其他線程獲得執(zhí)行的機會，但是在使用信號量的程序，它并不需要使用sleep，相對來說比較直觀。我知道可能是我的實現(xiàn)方法不好，但是對于使用互斥量來說，我想了很久也想不到不使用sleep的方法。

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