Linux线程同步完全指南（深入理解互斥锁、条件变量与信号量）

为什么需要线程同步？

假设有两个线程同时修改一个变量，如果没有同步，结果可能不可预测。通过同步，我们可以保护临界区代码，确保每次只有一个线程执行。这就是Linux线程同步的核心目的。

线程同步机制详解

1. 互斥锁（Mutex）

互斥锁是最基本的同步方式，它像一把锁，只允许一个线程进入临界区。在Linux的pthread库中，使用pthread_mutex_lock和pthread_mutex_unlock来操作。

#include pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void* thread_func(void* arg) {    pthread_mutex_lock(&mutex);    // 临界区：访问共享资源    pthread_mutex_unlock(&mutex);    return NULL;}

使用互斥锁能有效防止数据竞争，但要注意死锁问题。

2. 条件变量（Condition Variable）

条件变量用于线程间通信，允许线程在条件不满足时等待，并在条件改变时被唤醒。它常与互斥锁结合使用。

pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;void* consumer(void* arg) {    pthread_mutex_lock(&mutex);    while (resource_empty) {        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);    }    // 使用资源    pthread_mutex_unlock(&mutex);    return NULL;}

条件变量提高了线程效率，避免了忙等待。

3. 信号量（Semaphore）

信号量是一种计数器，用于控制多个线程对资源的访问。在Linux中，可以使用POSIX信号量函数，如sem_wait和sem_post。

#include sem_t sem;void* worker(void* arg) {    sem_wait(&sem);  // 减少信号量    // 访问共享资源    sem_post(&sem);  // 增加信号量    return NULL;}

信号量适用于资源池管理，如线程池或连接池。

实践建议

在实际编程中，应根据场景选择合适的同步机制。例如，简单共享数据用互斥锁，复杂等待条件用条件变量，资源计数用信号量。同时，要测试同步代码，避免死锁和性能瓶颈。

通过掌握这些Linux线程同步技术，你能编写出更安全、高效的多线程程序。希望本教程对你有所帮助！