接上篇C++新特性33_死锁产生的原因及避免（线程在等待一个永远都不能成功的条件成立，从而进入到陷入休眠，永远不能被唤醒的状态、通过调整锁的使用顺序解决死锁问题），本篇将会学习互斥体的相关知识。

1. 互斥量

在C++11中除了提供mutex之外还会提供其他三种加强版的mutex，C++11 中提供以下4种语义的互斥量(mutex)：

• std::mutex: 独占的互斥量，不能递归使用
• std::recursive_mutex: 递归互斥量，不带超时功能
• std::timed_mutex: 带超时的独占互斥量，不能递归使用
• std::recursive_timed_mutex: 带超时的递归互斥量。

2. 互斥量重入问题

先看一段代码：

#include "stdafx.h"
#include <iostream>           // std::cout
#include <thread>             // std::thread
#include <mutex>              // std::mutex, std::unique_lock
#include <future>

using namespace std;

class CTest{
public:
    void foo1() {
        m_mtx.lock();
        std::cout << "foo1" << std::endl;
        m_mtx.unlock();
    }

    void foo2() {
        m_mtx.lock();
        std::cout << "foo2" << std::endl;
        m_mtx.unlock();
    }

private:
    std::mutex m_mtx;
};

int main()
{
    //主线程
    CTest t;

    t.foo1();

    t.foo2();

    return 0;
}

运行结果：程序依次进入t.foo1()和t.foo2()

研究一个问题，是否可以重复上锁？

对void foo1() 中代码进行修改，使得其重复上锁

	void foo1() {
		m_mtx.lock();
		m_mtx.lock();
		std::cout << "foo1" << std::endl;
		m_mtx.unlock();
	}

单步调试运行结果：当程序运行至第二个锁处报异常崩溃

因此同一个线程无法重复多次进入mutex。

3. 递归互斥量std::recursive_mutex

C++11考虑到同一线程重复使用互斥量的需求，提供了std::recursive_mutex允许互斥量的重复进入，但要注意释放问题，进入几次就需要释放几次。

以下代码，主线程进入std::recursive_mutex只释放一次：

//#include "stdafx.h"
#include <iostream>           // std::cout
#include <thread>             // std::thread
#include <mutex>              // std::mutex, std::unique_lock
#include <future>

using namespace std;

std::recursive_mutex g_mtx;

class CTest {
public:
	void foo1() {
		//引用计数
		g_mtx.lock();//+1
		g_mtx.lock();//+1
		g_mtx.lock();//+1
		std::cout << "foo1" << std::endl;
		g_mtx.unlock();//-1
	}

private:
};

void foo2() {
	g_mtx.lock();//+1
	std::cout << "foo2" << std::endl;
	g_mtx.unlock();//-1
}

int main()
{
	CTest t;

	t.foo1();

	std::thread thd(foo2);

	thd.join();

	return 0;
}

运行结果：由于主线程并未完全释放，子线程无法进入

使用建议：

• 递归锁的递归是有计数器，超过了计数器最大值会失败,抛异常
• 比非递归锁效率低
• 递归进入占用递归锁，使得代码逻辑不清晰，引发其他问题。
  因此，建议酌情使用。

4. 超时互斥量std::timed_mutex

std::timed_mutex设置了等待超时的机制，之前的互斥量如果无法等待进入机会，会一直阻塞线程，使用std::timed_mutex可以为锁的等待设置一个超时值，一旦超时可以做其他事情。

timed_mutex比mutex主要是多了

• try_lock 避免了阻塞，获取不到锁则直接返回false
• try_lock_for() 尝试锁定互斥，若互斥在指定的时限时期中不可用则返回 等待一段时间
• try_lock_until() 尝试锁定互斥，直至抵达指定时间点互斥不可用则返回 一个时间点

示例1：try_lock_for()

#include <thread>
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <mutex>

std::timed_mutex test_mutex;

void f()
{
    auto now = std::chrono::steady_clock::now();
    //如使用test_mutex.try_lock尝试请求test_mutex锁，如果能够获得这个锁就可以进入，否则直接返回
    //此处是等一段时间
    if (test_mutex.try_lock_for(std::chrono::seconds(1))) {
        std::cout << "success!\n";

        test_mutex.unlock();
    } else {
        std::cout << "failed!\n";
    }

    std::cout << "hello world\n";
}

int main()
{
    std::lock_guard<std::timed_mutex> l(test_mutex);
    std::thread t(f);
    t.join();
}

示例2：try_lock_until()

//#include "stdafx.h"
#include <iostream>           // std::cout
#include <thread>             // std::thread
#include <mutex>              // std::mutex, std::unique_lock
#include <future>

using namespace std;

std::timed_mutex test_mutex;

void f()
{
	std::cout << "sub thread start\n";
	auto now = std::chrono::steady_clock::now();
	test_mutex.try_lock_until(now + std::chrono::seconds(5));
	std::cout << "sub thread end\n";
}

int main()
{
	std::cout << "main start\n";
	std::lock_guard<std::timed_mutex> l(test_mutex);
	std::thread t(f);
	t.join();
	std::cout << "main end\n";
}

5. 带超时的递归互斥量std::recursive_timed_mutex

主要结合了超时和递归。

6. 学习视频地址：互斥量recursive_mutex与timed_mutex的使用