概述
<mutex> 头文件介绍
Mutex 系列类
- std::mutex，最基本的 Mutex 类。
- std::recursive_mutex，递归 Mutex 类。
- std::time_mutex，定时 Mutex 类。
- std::recursive_timed_mutex，定时递归 Mutex 类。
- C++14提供了std::shared_timed_mutex，可共享的互斥量
- C++17提供了std::shared_mutex，可以实现读写锁的功能。使用lock/unlock来写锁，比std::mutex多了lock_shared/unlock_shared函数用来读锁。
Lock 类（两种）
- std::lock_guard，与 Mutex RAII 相关，方便线程对互斥量上锁。
- std::unique_lock，与 Mutex RAII 相关，方便线程对互斥量上锁，但提供了更好的上锁和解锁控制。
- C++14提供了std::shared_lock，std::shared_lock可用于保护共享数据不被多个线程同时访问。unique_lock专门管理“独占模式”，而shared_lock专门管理“共享模式”
- C++17提供了std::scoped_lock，如果有多个mutex要同时lock，用std::scoped_lock。如果只要lock一个mutex，可以用std::lock_guard
其他类型
- std::once_flag
- std::adopt_lock_t
- std::defer_lock_t
- std::try_to_lock_t
函数
- std::try_lock，尝试同时对多个互斥量上锁。
- std::lock，可以同时对多个互斥量上锁。
- std::call_once，如果多个线程需要同时调用某个函数，call_once 可以保证多个线程对该函数只调用一次。
mutex系列
std::mutex
std::mutex 的成员函数：
- 构造函数，std::mutex不允许拷贝构造，也不允许 move 拷贝，最初产生的 mutex 对象是处于 unlocked 状态的。
- lock()，调用线程将锁住该互斥量。线程调用该函数会发生下面 3 种情况：(1). 如果该互斥量当前没有被锁住，则调用线程将该互斥量锁住，直到调用 unlock之前，该线程一直拥有该锁。(2). 如果当前互斥量被其他线程锁住，则当前的调用线程被阻塞住。(3). 如果当前互斥量被当前调用线程锁住，则会产生死锁(deadlock)。
- unlock()， 解锁，释放对互斥量的所有权。
- try_lock()，尝试锁住互斥量，如果互斥量被其他线程占有，则当前线程也不会被阻塞。线程调用该函数也会出现下面 3 种情况，(1). 如果当前互斥量没有被其他线程占有，则该线程锁住互斥量，直到该线程调用 unlock 释放互斥量。(2). 如果当前互斥量被其他线程锁住，则当前调用线程返回 false，而并不会被阻塞掉。(3). 如果当前互斥量被当前调用线程锁住，则会产生死锁(deadlock)。
std::recursive_mutex
std::recursive_mutex 与 std::mutex 一样，也是一种可以被上锁的对象，但是和 std::mutex 不同的是，std::recursive_mutex 允许同一个线程对互斥量多次上锁（即递归上锁），来获得对互斥量对象的多层所有权，std::recursive_mutex 释放互斥量时需要调用与该锁层次深度相同次数的 unlock()，可理解为 lock() 次数和 unlock() 次数相同，除此之外，std::recursive_mutex 的特性和 std::mutex 大致相同。
std::time_mutex
std::time_mutex 比 std::mutex 多了两个成员函数，try_lock_for()，try_lock_until()。
try_lock_for 函数接受一个时间范围，表示在这一段时间范围之内线程如果没有获得锁则被阻塞住（与 std::mutex 的 try_lock() 不同，try_lock 如果被调用时没有获得锁则直接返回 false），如果在此期间其他线程释放了锁，则该线程可以获得对互斥量的锁，如果超时（即在指定时间内还是没有获得锁），则返回 false。
try_lock_until 函数则接受一个时间点作为参数，在指定时间点未到来之前线程如果没有获得锁则被阻塞住，如果在此期间其他线程释放了锁，则该线程可以获得对互斥量的锁，如果超时（即在指定时间内还是没有获得锁），则返回 false。
std::recursive_timed_mutex
和 std:recursive_mutex 与 std::mutex 的关系一样，std::recursive_timed_mutex 的特性也可以从 std::timed_mutex 推导出来。
std::lock_guard和std::unique_lock
std::lock_guard和std::unique_lock的区别
这两种锁都可以对std::mutex进行封装，实现RAII的效果。绝大多数情况下这两种锁是可以互相替代的，区别是unique_lock比lock_guard能提供更多的功能特性（但需要付出性能的一些代价），如下：
unique_lock可以实现延时锁，即先生成unique_lock对象，然后在有需要的地方调用lock函数，lock_guard在对象创建时就自动进行lock操作了；
unique_lock可以在需要的地方调用unlock操作，而lock_guard只能在其对象生命周期结束后自动Unlock；
正是由于这两个差异特性，unique_lock可以用于一次性锁多个锁以及用于条件变量的搭配使用，而lock_guard做不到。
//通过unique_lock锁多个锁：
std::unique_lock<std::mutex> lk1(mutex1, std::defer_lock);
std::unique_lock<std::mutex> lk2(mutex2, std::defer_lock);
std::lock(lk1, lk2);
//通过unique_lock与条件变量一起使用：
std::condition_variable cvar;
std::mutex mmutex;
std::unique_lock<std::mutex> lock(mmutex);
//等待线程：
cvar.wait(lock, [&, this]() mutable throw() -> bool{ return this->isReady(); });
//唤醒线程：
std::lock_guard<std::mutex> guard(mmutex);
flag = true;
std::cout<<"Data is ready"<<std::endl;
cvar.notify_one();
第二个参数
- std::adopt_lock，该标记表示这个互斥锁已经被 lock() 了，std::lock_guard/std::unique_lock 不会再重复上锁。需要先lock()，才能在 std::lock_guard/std::unique_lock 中用 adopt_lock 标注。
- std::try_to_lock，std::uniqie_lock 引入了 try_to_lock 参数，它表示代码会尝试上锁，即使没有成功，也会立即返回，不会阻塞的等待。
- std::defer_lock，该标记表示并没有给 mutex 加锁，即初始化了一个没有加锁的 mutex。使用该标记初始化的 std::uniqie_lock 对象可以灵活的调用 std::uniqie_lock 的成员函数。
std::uniqie_lock的成员函数
- 上锁/解锁操作：lock，try_lock，try_lock_for，try_lock_until 和 unlock
- 修改操作：移动赋值(move assignment)(前面已经介绍过了)，交换(swap)（与另一个 std::unique_lock 对象交换它们所管理的 Mutex 对象的所有权），释放(release)（返回指向它所管理的 Mutex 对象的指针，并释放所有权）
- 获取属性操作：owns_lock（返回当前 std::unique_lock 对象是否获得了锁）、operator bool()（与 owns_lock 功能相同，返回当前 std::unique_lock 对象是否获得了锁）、mutex（返回当前 std::unique_lock 对象所管理的 Mutex 对象的指针）。
稍微解释：
- lock：使用 std::defer_lock 参数初始化 std::uniqie_lock 对象可以调用std::unique_lock的成员函数上锁，并且无需在代码中解锁，它会自动解锁。
- unlock：主动解锁
- try_lock：这个成员函数与 std::try_to_lock 参数类似，尝试上锁，如果拿到锁了，则返回 true，否则返回 false。
- release：该成员函数的作用是返回它所管理的 mutex 对象指针，并释放所有权；也就是说，这个 unique_lock 和 mutex 不再有关系。
