1.前言
比如说我们现在以一个list容器来模仿一个消息队列，当消息来临时插入list的尾部，当读取消息时就把头部的消息读出来并且删除这条消息。在代码中就以两个线程分别实现消息写入和消息读取的功能，如下：
class msgList { private: list<int>mylist; //用list模仿一个消息队列 public: void WriteList() //向消息队列中写入消息(以i作为消息) { for (int i = 0; i<100000; i++) { cout << "Write : " << i <<endl; mylist.push_back(i); } return; } void ReadList() //从消息队列中读取并取出消息 { for(int i=0;i<100000;i++) { if (!mylist.empty()) { cout << "Read : " << mylist.front() << endl; mylist.pop_front(); } else { cout << "Message List is empty!" << endl; } } } }; int main() { msgList mlist; thread pread(&msgList::ReadList, &mlist); //读线程 thread pwrite(&msgList::WriteList, &mlist); //写线程 //等待线程结束 pread.join(); pwrite.join(); return 0; }这段程序在运行过程中，大部分时间是正常的，但是也会出现如下不稳定的情况：
为什么会出现这种情况呢？
这是因为消息队列对于读线程和写线程来说是共享的，这时就会出现两种特殊的情况：读线程的读取操作还没有结束，线程上下文就切换到了写线程中；或者写线程的写入操作还没有结束，线程上下文切换就到了读线程中，这两种情况都反映了读写冲突，从而出现了以上错误。
要想解决这个问题，最显然最直接的方法就是将读写操作分离开来，读的时候不允许写，写的时候不允许读，这样，才能实现线程安全的读和写。说形象一点，就是在进行读操作时，就对共享资源进行加锁，禁止其他线程访问，其他线程要访问就得等到读线程解锁才行，就像上厕所一样，一次只能上一个人，其他人必须得等他上完了再上。这样，就有了互斥锁的概念。
2 互斥锁
在多任务操作系统中，同时运行的多个任务可能都需要使用同一种资源。比如说，同一个文件，可能一个线程会对其进行写操作，而另一个线程需要对这个文件进行读操作，可想而知，如果写线程还没有写结束，而此时读线程开始了，或者读线程还没有读结束而写线程开始了，那么最终的结果显然会是混乱的。为了保护共享资源，在线程里也有这么一把锁——互斥锁（mutex），互斥锁是一种简单的加锁的方法来控制对共享资源的访问，互斥锁只有两种状态,即上锁( lock )和解锁( unlock )。
2.1 互斥锁的特点
1. 原子性：把一个互斥量锁定为一个原子操作，这意味着如果一个线程锁定了一个互斥量，没有其他线程在同一时间可以成功锁定这个互斥量；
2. 唯一性：如果一个线程锁定了一个互斥量，在它解除锁定之前，没有其他线程可以锁定这个互斥量；
3. 非繁忙等待：如果一个线程已经锁定了一个互斥量，第二个线程又试图去锁定这个互斥量，则第二个线程将被挂起（不占用任何cpu资源），直到第一个线程解除对这个互斥量的锁定为止，第二个线程则被唤醒并继续执行，同时锁定这个互斥量。
2.2 互斥锁的使用
根据前面我们可以知道，互斥锁主要就是用来保护共享资源的，在C++ 11中，互斥锁封装在mutex类中，通过调用类成员函数lock()和unlock()来实现加锁和解锁。值得注意的是，加锁和解锁，必须成对使用，这也是比较好理解的。除此之外，互斥量的使用时机，就以开篇程序为例，我们要保护的共享资源当然就是消息队列list了，那么互斥锁应该加在哪里呢？
可能想的比较简单一点：就直接把锁加在函数最前面不就好了么？如下所示：
class msgList { private: list<int>mylist; //用list模仿一个消息队列 mutex mtx; //创建互斥锁对象 public: void WriteList() //向消息队列中写入消息(以i作为消息) { mtx.lock(); for (int i = 0; i<100000; i++) { cout << "Write : " << i <<endl; mylist.push_back(i); } mtx.unlock(); return; } //....... };不过如果这样加锁的话，要等写线程完全执行结束才能开始读线程，读写线程变成了串行执行，这就违背了线程并发性的特点了。正确的加锁方式应当是在执行写操作的具体部分加锁，如下所示：
class msgList { private: list<int>mylist; //用list模仿一个消息队列 mutex mtx; //创建互斥锁对象 public: void WriteList() //向消息队列中写入消息(以i作为消息) { for (int i = 0; i<100000; i++) { mtx.lock(); cout << "Write : " << i <<endl; mylist.push_back(i); mtx.unlock(); } return; } //....... };这样，才能真正的实现读写互不干扰。
下面再举一个更为直观的例子，创建两个线程同时对list进行写操作：
#include <iostream> #include <list> #include <mutex> #include <thread> using namespace std; class msgList { private: list<int> mylist; mutex m; int i = 0; public: void WriteList() { while (true) { int val; { // 临界区：读判断 + 自增 + 插入，三步必须在一个锁内 lock_guard<mutex> lk(m); if (i >= 1000) break; val = i++; mylist.push_back(val); } // 出作用域自动解锁 // 锁外可做其他无需互斥的事 } } void showList() { lock_guard<mutex> lk(m); // 若可能与其他线程并发，读也要加锁 for (auto p = mylist.begin(); p != mylist.end(); ++p) cout << (*p) << " "; cout << endl; cout << "size of list : " << mylist.size() << endl; } }; int main() { msgList mlist; thread pwrite0(&msgList::WriteList, &mlist); thread pwrite1(&msgList::WriteList, &mlist); pwrite0.join(); pwrite1.join(); cout << "threads end!" << endl; mlist.showList(); //子线程结束后主线程打印list return 0; }link
