我們知道線程共享同一進程內的資源。如果每個線程使用的變量，其他線程都不會讀取個修改，那麼就不存在一致性問題。相同的，如果變量只讀，多個線程同時讀取該變量也不會存在一致性問題。但是，當一個線程可以修改變量，其他線程可以讀取或修改變量，那麼就要對這些線程進行同步，確保多個線程訪問數據安全，不會訪問到無效數據。
兩個或多個線程同時修改同一變量時，也需要同步。跟前面信號講的問題相同，考慮增量操作情況。增量操作通常可以分爲三個步驟：
（1）從內存單元中讀入寄存器
（2）從寄存器變量進行增量操作
（3）將寄存器的值寫回內存
這就和信號量當時的可重入性是同樣的問題。
對於多線程程序，訪問衝突的問題是很普遍的，解決的辦法就是引入互斥鎖。
互斥量
互斥量本質來說是一把鎖，在訪問共享資源前對互斥量進行設置（加鎖），在訪問完成後釋放 （解鎖）互斥量。對互斥量進行加鎖後，任何其他試圖再次對互斥量加鎖的線程都會被阻塞，直到當前線程釋放該互斥鎖。
互斥變量用pthread_mutex_t數據類型表示。在使用互斥變量之前，比如首先對它進行初始化，可以把它設置爲常量PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER（靜態分配），也可以調用pthread_mutex_init函數進行初始化。動態分配互斥量，釋放前需要調用pthread_mutex_destory。
#include <pthread.h>
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t *restrict mutex,
const pthread_mutexattr_t *restrict attr);
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
兩函數返回值：若成功，返回0；否則返回錯誤編碼attr設置爲NULL，用默認初始化互斥量。
加鎖解鎖函數：
對互斥量進行加鎖，調用pthread_mutex_lock。如果互斥量已經上鎖，調用線程將會阻塞，知道互斥量被解鎖。對互斥量解鎖，嗲用pthread_mutex_unlock。
include <pthread.h>
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);//
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);
返回值：若成功，返回；否則，返回錯誤編碼當然如果線程不希望被阻塞，可以調用trylock對互斥量加鎖。
/*************************************************************************
> File Name: mutex.c
> Author:
> Mail:
> Created Time: Thu 15 Jun 2017 11:35:04 PM PDT
************************************************************************/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
int count=0;
void *thread(void *tval)
{
int i=0;
while(i<5001)
{
int tmp=count;
i++;
printf("pthread:%lu,count:%d\n",pthread_self(),count);
count=tmp+1;
}
return NULL;
}
int main()
{
pthread_t tid1;
pthread_t tid2;
pthread_create(&tid1,NULL,&thread,NULL);
pthread_create(&tid2,NULL,&thread,NULL);
pthread_join(tid1,NULL);
pthread_join(tid2,NULL);
printf("count:%d",count);
return 0;
}
很明顯這不對，兩個線程tid1和tid2在跑while中的邏輯的時候，這個時候就會發生訪問衝突，count本來應該是10001的，但是因爲訪問衝突，所以最終的結果count結果要小於10000，原因上面我已經介紹過了，就不再重複，要想實現互斥，我們加上互斥鎖就好了。
使用互斥量之後：
/*************************************************************************
> File Name: mutex.c
> Author:
> Mail:
> Created Time: Thu 15 Jun 2017 11:35:04 PM PDT
************************************************************************/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<pthread.h>
#include<unistd.h>
int count=0;
static pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
void *thread(void *tval)
{
int i=0;
while(i<5001)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
int tmp=count;
i++;
printf("pthread:%lu,count:%d\n",pthread_self(),count);
count=tmp+1;
pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
return NULL;
}
int main()
{
pthread_t tid1;
pthread_t tid2;
pthread_create(&tid1,NULL,&thread,NULL);
pthread_create(&tid2,NULL,&thread,NULL) pthread_join(tid2,NULL);
pthread_join(tid1,NULL);
pthread_join(tid2,NULL);
printf("coun`
:%d",count);
return 0;
}
加入互斥鎖之後的值纔是對的。
死鎖
什麼是死鎖？
所謂死鎖：是指兩個或兩個以上的進程在執行過程中，因爭奪資源而造成的一種互相等待的現象，若無外力作用，它們都將無法推進下去。此時稱系統處於死鎖狀態或系統產生了死鎖，這些永遠在互相等待的進程稱爲死鎖進程。
什麼時候可能產生死鎖？
（1）當一個線程對互斥量加鎖兩次。
（2）兩個線程都互相加鎖，並且不釋放。因爲兩個都在互相請求另一個線程資源，所以兩線程都無法向下運行，也是產生死鎖。
產生死鎖的原因主要是：
（1） 因爲系統資源不足。
（2） 進程運行推進的順序不合適。
（3） 資源分配不當等。
如果系統資源充足，進程的資源請求都能夠得到滿足，死鎖出現的可能性就很低，否則
就會因爭奪有限的資源而陷入死鎖。其次，進程運行推進順序與速度不同，也可能產生死鎖。
產生死鎖的四個必要條件：
（1） 互斥條件：一個資源每次只能被一個進程使用。
（2） 請求與保持條件：一個進程因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放。
（3） 不剝奪條件:進程已獲得的資源，在末使用完之前，不能強行剝奪。
（4） 循環等待條件:若干進程之間形成一種頭尾相接的循環等待資源關係。
怎麼避免死鎖呢？
（1）加鎖順序（線程按照一定的順序加鎖）
（2）加鎖時限（線程嘗試獲取鎖的時候加上一定的時限，超過時限則放棄對該鎖的請求，並釋放自己佔有的鎖）
（3）死鎖檢測（每當一個線程獲得了鎖，會在線程和鎖相關的數據結構中（map、graph）等等將其記下。除此之外，每當有線程請求鎖，也需要記錄在這個數據結構中。
當一個線程請求鎖失敗時，這個線程可以遍歷鎖的關係圖看看是否有死鎖發生）
條件變量
條件變量是線程可用的另一種同步機制。條件變量給多個線程提供了一個會合的場所。條件變量與互斥量一起使用時，允許線程以無競爭的方式等待特定的條件發生。
條件本身是由互斥量保護的。線程在改變條件狀態之前必須首先鎖住互斥量。其他線程獲得互斥量之前不會察覺到這種改變，因爲互斥量必須在鎖定以後才能計算條件。
條件變量相關函數和互斥量相關函數大同小異。
- 初始化和釋放條件變量
#include <pthread.h>
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,
const pthread_condattr_t *restrict attr);
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
返回值：若成功，返回0；否則，返回錯誤編號和互斥量一樣，可以直接用宏來初始化。attr可以爲NULL。
- 等待條件變量爲真
#include <pthread.h>
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond,
pthread_mutex_t *restrict mutex,
const struct timespec *restrict abstime);
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,
pthread_mutex_t *restrict mutex);
返回值：若成功，返回0；否則，返回錯誤編碼傳遞給pthread_cond_wait的互斥量對條件進行保護。調用者把鎖住的互斥量傳遞給函數，函數然後自動把調用線程放到等待條件的線程列表上，並對互斥量解鎖。
pthread_cond_timedwait函數功能與pthread_cond_wait函數相似，只是多了一個超時。
- 通知線程條件滿足
#include <pthread.h>
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
返回值：若成功，返回0；否則，返回錯誤編碼下篇通過一個基於消費者生產者的模型來做例子。