Linux同步与互斥完全指南（一文带你理解清楚同步与互斥，附C++代码与图解）

2. 基本概念

互斥：保证同一时间只有一个线程访问临界区。同步：协调线程的执行顺序，如生产者-消费者问题。常用的Linux同步机制包括互斥锁、条件变量等。

3. 互斥锁（Mutex）详解

互斥锁是最基本的互斥工具。在Linux下，可以使用POSIX线程库（pthread）中的pthread_mutex_t，或者C++11中的std::mutex。下面是一个C++示例：

#include #include #include std::mutex mtx;int counter = 0;void increment() {    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {        mtx.lock();        ++counter;        mtx.unlock();    }}int main() {    std::thread t1(increment);    std::thread t2(increment);    t1.join();    t2.join();    std::cout << "Counter = " << counter << std::endl;    return 0;}

通过互斥锁保护counter，确保了结果的正确性。这就是互斥锁应用的典型场景。

4. 条件变量（Condition Variable）实现同步

条件变量用于阻塞线程，直到某个条件成立。常与互斥锁配合使用。下面是一个生产者-消费者模型的例子，展示了条件变量详解：

#include #include #include #include #include std::queue q;std::mutex mtx;std::condition_variable cv;const int MAX_SIZE = 10;void producer() {    for (int i = 0; i < 20; ++i) {        std::unique_lock lock(mtx);        cv.wait(lock, []{ return q.size() < MAX_SIZE; });        q.push(i);        std::cout << "Produced " << i << std::endl;        cv.notify_one();    }}void consumer() {    for (int i = 0; i < 20; ++i) {        std::unique_lock lock(mtx);        cv.wait(lock, []{ return !q.empty(); });        int val = q.front();        q.pop();        std::cout << "Consumed " << val << std::endl;        cv.notify_one();    }}int main() {    std::thread t1(producer);    std::thread t2(consumer);    t1.join();    t2.join();    return 0;}

这里使用了条件变量来同步生产者和消费者，当队列满时生产者等待，队列空时消费者等待。

5. 其他同步工具简介

Linux还提供读写锁（rwlock）、信号量（semaphore）、自旋锁（spinlock）等，适用于不同场景。例如，读写锁允许多个读者并发，但写者独占。这些都属于线程同步机制的范畴。

6. 避免死锁

死锁是多线程编程中的常见问题。避免死锁的方法包括：固定锁的顺序、使用trylock、避免嵌套锁等。

7. 总结

本文介绍了Linux下的同步与互斥基本概念和常用工具，包括互斥锁、条件变量等。掌握这些Linux同步与互斥知识，能帮助你编写更健壮的多线程程序。