前两天学习了进程和线程的相关内容，今天来学习线程间的通信。
多线程程序是指多个线程跑在同一个进程里面，所有线程共享进程的全局变量、堆、文件描述符。按理来说，线程之间直接读写全局变量就能交换数据，看着很方便，但这里藏着很大的问题。
一、为什么不能随便直接用全局变量通信
多个线程同时读写同一个全局变量，就会产生资源竞争。
举个简单例子，一个变量count，线程A做count++，线程B也做count++。
count++并不是CPU一条指令直接完成，它分为：读变量、自增、写回内存三步。
如果两个线程刚好在中间互相打断，最后算出来的结果就会出错，这就是竞态问题。
原子操作：不能被CPU任务调度打断的最小操作，一步执行完，中途不会切走别的线程。我们的普通i++不是原子操作。
临界区：加锁和解锁中间包裹的那一段代码。这一块代码，同一时间只允许一个线程进去执行，别的线程要排队等待。
想要安全访问共享资源，就需要互斥锁。
二、互斥锁 pthread_mutex
互斥锁，作用就是保护临界区。谁拿到锁，谁才能执行临界区代码；没拿到锁的线程阻塞等待。
四个核心函数
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pthread_mutex_init
初始化互斥锁。
参数：锁的地址，第二个attr填NULL使用默认属性。
返回0代表成功，失败返回非0。
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pthread_mutex_destroy
销毁互斥锁。程序结束前要销毁，释放锁占用的资源。
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pthread_mutex_lock
上锁。如果锁已经被别人拿走，当前线程就阻塞在这里，一直等到锁被释放。
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pthread_mutex_unlock
解锁。用完共享资源一定要解锁，不然别的线程会一直卡死等待。
使用简单流程
pthread_mutex_init 初始化锁
线程内：
pthread_mutex_lock();
// 临界区，操作共享全局变量
pthread_mutex_unlock();
pthread_mutex_destroy(); // 最后销毁
注意：lock和unlock必须成对。中途return、break跳过unlock，就会死锁。
三、死锁
死锁：多个线程互相拿着对方需要的锁，谁都不肯释放，所有线程全部卡住不动，程序彻底僵住。
死锁四个必要条件
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互斥条件：资源同一时刻只能一个线程使用
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不可剥夺条件：已经拿到的锁，不能被别的线程强行抢走
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请求保持：线程已经拿着锁，又去申请别的锁，原有锁不释放
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循环等待：线程A拿锁1等锁2；线程B拿锁2等锁1，形成循环
四个条件全部满足，就会发生死锁。破坏任意一个，就可以避免死锁。
如何避免死锁？
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使用pthread_mutex_trylock，尝试拿锁，拿不到不会阻塞，可以直接返回，避免卡死。
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多把锁的时候，所有线程加锁顺序保持一致。大家都先拿锁A，再拿锁B，就不会出现循环等待。
四、信号量 sem
信号量可以把资源看成一个计数器，不仅仅能做互斥，还可以做线程同步。
资源是有限的，信号量就用来记录可用资源数量，支持初始化、销毁、申请、释放。
四个核心函数
- sem_init：初始化信号量
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);
• sem：信号量变量地址
• pshared：0代表同一个进程内部线程共享；非0代表进程之间共享
• value：信号量初始值
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sem_destroy：销毁信号量，释放资源
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sem_wait：申请资源(P操作)
资源计数大于0，计数减一，直接往下执行；
资源等于0，线程阻塞等待，直到有资源释放出来。
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sem_post：释放资源(V操作)
信号量计数+1，唤醒正在等待这个信号量的线程。
小区别：
互斥锁：同一时间只能一个线程进入临界区。
信号量：初始值可以设置大于1，可以允许多个线程同时获取资源。
五、总结
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互斥锁（mutex）：主要用于互斥访问，保护临界区，锁只有两种状态：上锁、解锁。
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信号量（sem）：既可以实现互斥，更擅长做同步，控制线程执行先后顺序，自带计数器。
互斥锁、信号量，只解决同一个进程内部线程之间通信。
进程之间通信，要用管道、FIFO、消息队列这些，进程之间虚拟地址互相隔离，全局变量不能直接互通。