互斥量

进程间同步---->互锁---->互斥量
互斥量：

• 初始化
• 上锁 P 会阻塞 lock 防止生产者、消费者同时进入
• 解锁 v unlock
• 销毁

初始化

互斥量用一个pthread_mutex_t型的变量表示。使用互斥量之前需要对它进行初始化，其接口函数原型如下：

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *mutex, const pthread_mutexattr_t *attr);

mutex参数指向要初始化的互斥量。attr参数指向一个描述互斥量属性的结构体。attr参数可以为NULL，表示使用默认属性。

操作函数

互斥量的主要操作函数如下：

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

• pthread_mutex_lock()用于对mutex参数指向的互斥量进行加锁。如果这时互斥量已经被锁，则调用这个函数的线程将被阻塞，直到互斥量成为未锁状态。函数返回时，表示这个互斥量已经变为已锁状态，同时，函数的调用者成为这个互斥量的拥有者。
• pthread_mutex_trylock()也用于对mutex参数指向的互斥量进行加锁。如果这时互斥量已经被锁，则函数以错误状态返回。
• pthread_mutex_unlock()用于对mutex参数指向的互斥量进行解锁。如果这时互斥量是未锁状态或不是当前线程所拥有的，则结果未定义。 因此，互斥量必须在同一线程上成对出现。

销毁

互斥量不用以后，应该使用下面的函数进行销毁：

int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);  

生产者消费者模型的进一步讨论

信号量中消费者/生产者模型比较简单，缓冲区中只能容纳一条消息。生产者每提交一条消息到缓冲区中，就会通知消费者，等消费者取走消息之后才能提交下一条消息。同样，消费者也必须等待生产者提交一条消息后才能进行处理。这种设计的效率是比较低下的。

改进方案

如果将缓冲区设计为一个先进先出的队列，可以同时容纳多条消息，那么只要缓冲区不满，生产者就可以提交消息；同时，只要缓冲区不空，消费者就可以取出消息进行处理。这将大大提高整个程序的效率。

实现方式

实现时，可以利用信号量计数的特性，用信号量的值表示缓冲区中消息的个数及空闲空间的个数。但这时由于生产者和消费者可能同时访问缓冲区，故需要再用一个互斥量来进行保护。
综上，对一个缓冲区需要定义以下三个同步变量：

 sem_t full; /* 表示缓冲区中消息的个数 */
    sem_t empty;/* 表示缓冲区中的空闲空间(还能容纳的消息个数) */
    pthread_mutex_t lock; /* 同步对缓冲区的访问 */

这些同步变量的初始化如下：

sem_init(&full, 0, 0); /* 缓冲区中消息数为0 */
sem_init(&empty, 0, N); /* 缓冲区中的空闲空间数为N，即缓冲区的容量 */
pthread_mutex_init(&lock, NULL); /* 初始化互斥量 */

改进后的生产者

void *producer(void *arg)
{
    item *item; // 消息
    for ( ; ; ) {
        item = produce_item();  // 生产一条消息
        sem_wait(&empty);       // 获得表示空闲空间的信号量
        pthread_mutex_lock(&lock); // 加锁
        insert_item(item);          // 将消息放入缓冲区
        pthread_mutex_unlock(&lock); // 解锁
        sem_post(&full);           // 释放表示消息个数的信号量
    }
    return NULL;
}

改进后的消费者

void *consumer(void *arg)
{
    item *item; // 消息
    for ( ; ; ) {
        sem_wait(&full);       // 获得表示消息个数的信号量
        pthread_mutex_lock(&lock); // 加锁
        item = remove_item();    // 取得消息
        pthread_mutex_unlock(&lock); // 解锁
        sem_post(&empty);      // 释放表示空闲空间的信号量
        consumer_item(item);  // 处理消息
    }
    return NULL;
}