很多時候，我們做項目并不會建立那麼多程序，而是建立一個程序，在該程序中建立多個線程進行工作。
一、程序與線程
1、什麼是程序、線程，有什麼差別？
程序是資源（CPU、記憶體等）配置設定的基本機關，線程是 CPU 排程和配置設定的基本機關（程式執行的最小機關）。如果 CPU 是單核，同一時間隻有一個程序在執行，多核 CPU 可以同一時間點有多個程序在執行。
2、多程序、多線程的優缺點
一個程序由程序控制塊、資料段、代碼段組成，程序本身不可以運作程式，而是像一個容器一樣，先建立出一個主線程，配置設定給主線程一定的系統資源，這時候就可以在主線程開始實作各種功能。
當我們需要實作更複雜的功能時，可以在主線程裡建立多個子線程，多個線程在同一個程序裡，利用這個程序所擁有的系統資源合作完成某些功能。
優缺點：
- 一個程序死了不影響其他程序，一個線程崩潰很可能影響到它本身所處的整個程序。
- 建立多程序的系統花銷大于建立多線程。
- 多程序通訊因為需要跨越程序邊界，不适合大量資料的傳送。多線程無需跨越程序邊界，适合大量資料的傳送。
3、什麼時候用程序，什麼時候用線程
- 建立和銷毀較頻繁使用線程，因為建立程序花銷大。
- 需要大量資料傳送使用線程，因為多線程切換速度快，不需要跨越程序邊界。
- 安全穩定選程序；快速頻繁選線程；
二、線程間通信/同步
上一篇文章我們講了程序間通信的六種方式：管道和 FIFO、信号、消息隊列、信号量、共享記憶體、套接字（Socket），今天我們講一下線程間通信/同步的方式。
線程同步的方法：互斥鎖、條件變量、自旋鎖、讀寫鎖，除此之外，還有信号量、屏障等等，在 Linux 應用開發當中，用的最多的還是互斥鎖和條件變量。
為什麼需要線程同步？
線程同步是在多線程環境下可能需要注意的一個問題。線程的主要優勢在于，資源的共享性，譬如通過全局變量來實作資訊共享，不過這種便捷的共享是有代價的，那就是多個線程并發通路共享資料所導緻的資料不一緻的問題。
1、互斥鎖
互斥鎖（mutex），在通路共享資源之前對互斥鎖進行上鎖，在通路完成後釋放互斥鎖（解鎖）；對互斥鎖進行上鎖之後，任何其它試圖再次對互斥鎖進行加鎖的線程都會被阻塞，直到目前線程釋放互斥鎖。如果釋放互斥鎖時有一個以上的線程阻塞，那麼這些阻塞的線程會被喚醒，它們都會嘗試對互斥鎖進行加鎖，當有一個線程成功對互斥鎖上鎖之後，其它線程就不能再次上鎖了，隻能再次陷入阻塞，等待下一次解鎖。
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初始化互斥鎖
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *attr); 加鎖、解鎖
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); 當互斥鎖已經被其它線程鎖住時，調用 pthread_mutex_lock()函數會被阻塞，直到互斥鎖解鎖；如果線程不希望被阻塞，可以使用 pthread_mutex_trylock()函數；調用 pthread_mutex_trylock()函數嘗試對互斥鎖進行加鎖，如果互斥鎖處于未鎖住狀态，那麼調用 pthread_mutex_trylock()将會鎖住互斥鎖并立馬傳回，如果互斥鎖已經被其它線程鎖住，調用 pthread_mutex_trylock()加鎖失敗，但不會阻塞，而是傳回錯誤碼 EBUSY。
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); 銷毀互斥鎖(不再需要互斥鎖時，應該将其銷毀)
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); 加鎖、解鎖
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex); 當互斥鎖已經被其它線程鎖住時，調用 pthread_mutex_lock()函數會被阻塞，直到互斥鎖解鎖；如果線程不希望被阻塞，可以使用 pthread_mutex_trylock()函數；調用 pthread_mutex_trylock()函數嘗試對互斥鎖進行加鎖，如果互斥鎖處于未鎖住狀态，那麼調用 pthread_mutex_trylock()将會鎖住互斥鎖并立馬傳回，如果互斥鎖已經被其它線程鎖住，調用 pthread_mutex_trylock()加鎖失敗，但不會阻塞，而是傳回錯誤碼 EBUSY。
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex); 銷毀互斥鎖(不再需要互斥鎖時，應該将其銷毀)
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex); 通知條件變量
#include <pthread.h>
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond); pthread_cond_signal()函數至少能喚醒一個線程，而 pthread_cond_broadcast()函數則能喚醒所有線程。
等待條件變量
#include <pthread.h>
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex); 3、自旋鎖
自旋鎖與互斥鎖很相似，在通路共享資源之前對自旋鎖進行上鎖，在通路完成後釋放自旋鎖（解鎖）；事實上，從實作方式上來說，互斥鎖是基于自旋鎖來實作的，是以自旋鎖相較于互斥鎖更加底層。
自旋鎖與互斥鎖之間的差別：
- 實作方式上的差別：互斥鎖是基于自旋鎖而實作的，是以自旋鎖相較于互斥鎖更加底層；
- 開銷上的差別：擷取不到互斥鎖會陷入阻塞狀态（休眠），直到擷取到鎖時被喚醒；而擷取不到自旋鎖會在原地“自旋”，直到擷取到鎖；休眠與喚醒開銷是很大的，是以互斥鎖的開銷要遠高于自旋鎖、自旋鎖的效率遠高于互斥鎖；但如果長時間的“自旋”等待，會使得 CPU 使用效率降低，故自旋鎖不适用于等待時間比較長的情況。
- 使用場景的差別：自旋鎖在使用者态應用程式中使用的比較少，通常在核心代碼中使用比較多；因為自旋鎖可以在中斷服務函數中使用，而互斥鎖則不行，在執行中斷服務函數時要求不能休眠、不能被搶占（核心中使用自旋鎖會自動禁止搶占），一旦休眠意味着執行中斷服務函數時主動交出了CPU 使用權，休眠結束時無法傳回到中斷服務函數中，這樣就會導緻死鎖！
初始化和銷毀自旋鎖
#include <pthread.h>
int pthread_spin_init(pthread_spinlock_t *lock, int pshared);
int pthread_spin_destroy(pthread_spinlock_t *lock); 加鎖和解鎖
#include <pthread.h>
int pthread_spin_lock(pthread_spinlock_t *lock);
int pthread_spin_trylock(pthread_spinlock_t *lock);
int pthread_spin_unlock(pthread_spinlock_t *lock); 4、讀寫鎖
互斥鎖或自旋鎖要麼是加鎖狀态、要麼是不加鎖狀态，而且一次隻有一個線程可以對其加鎖。
讀寫鎖有3 種狀态：讀模式下的加鎖狀态（以下簡稱讀加鎖狀态）、寫模式下的加鎖狀态（以下簡稱寫加鎖狀态）和不加鎖狀态（見），一次隻有一個線程可以占有寫模式的讀寫鎖，但是可以有多個線程同時占有讀模式的讀寫鎖。是以可知，讀寫鎖比互斥鎖具有更高的并行性！
讀寫鎖有如下兩個規則：
- 當讀寫鎖處于寫加鎖狀态時，在這個鎖被解鎖之前，所有試圖對這個鎖進行加鎖操作（不管是以讀模式加鎖還是以寫模式加鎖）的線程都會被阻塞。
- 當讀寫鎖處于讀加鎖狀态時，所有試圖以讀模式對它進行加鎖的線程都可以加鎖成功；但是任何以寫模式對它進行加鎖的線程都會被阻塞，直到所有持有讀模式鎖的線程釋放它們的鎖為止。
讀寫鎖非常适合于對共享資料讀的次數遠大于寫的次數的情況。
初始化和銷毀讀寫鎖
#include <pthread.h>
int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *rwlock, const pthread_rwlockattr_t *attr);
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock); 加鎖和解鎖
#include <pthread.h>
int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock); ![最美通信人（提名）|劉成：“通信工匠”逆向而行，千家萬戶信号滿格[圖]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACwAAAAAAQABAAACAkQBADs=)