Boost Thread學習筆記二
除了thread，boost::thread另一個重要組成部分是mutex，以及工作在mutex上的boost::mutex::scoped_lock、condition和barrier，這些都是為實現線程同步提供的。
mutex
boost提供的mutex有6種：
boost::mutex
boost::try_mutex
boost::timed_mutex
boost::recursive_mutex
boost::recursive_try_mutex
boost::recursive_timed_mutex
下面僅對boost::mutex進行分析。
mutex類是一個CriticalSection（臨界區）封裝類，它在構造函數中新建一個臨界區并InitializeCriticalSection，然后用一個成員變量
void* m_mutex;
來保存該臨界區結構。
除 此之外，mutex還提供了do_lock、do_unlock等方法，這些方法分別調用EnterCriticalSection、 LeaveCriticalSection來修改成員變量m_mutex（CRITICAL_SECTION結構指針）的狀態，但這些方法都是private的，以防止我們直接對mutex進行鎖操作，所有的鎖操作都必須通過mutex的友元類detail::thread::lock_ops<mutex>來完成，比較有意思的是，lock_ops的所有方法：lock、unlock、trylock等都是static的，如lock_ops<Mutex>::lock的實現：
2 class lock_ops : private noncopyable
3 {
4
5 public:
6 static void lock(Mutex& m)
7 {
8 m.do_lock();
9 }
10
11 }
boost::thread的設計者為什么會這么設計呢？我想大概是：
1、boost::thread的設計者不希望被我們直接操作mutex，改變其狀態，所以mutex的所有方法都是private的（除了構造函數，析構函數）。
2、雖然我們可以通過lock_ops來修改mutex的狀態，如：
2 #include <boost/thread/mutex.hpp>
3 #include <boost/thread/detail/lock.hpp>
4
5 int main()
6 {
7 boost::mutex mt;
8 //mt.do_lock(); // Error! Can not access private member!
9
10 boost::detail::thread::lock_ops<boost::mutex>::lock(mt);
11
12 return 0;
13 }
但是，這是不推薦的，因為mutex、scoped_lock、condition、barrier是一套完整的類系，它們是相互協同工作的，像上面這么操作沒有辦法與后面的幾個類協同工作。
scoped_lock
上面說過，不應該直接用lock_ops來操作mutex對象，那么，應該用什么呢？答案就是scoped_lock。與存在多種mutex一樣，存在多種與mutex對應的scoped_lock：
scoped_lock
scoped_try_lock
scoped_timed_lock
這里我們只討論scoped_lock。
scoped_lock是定義在namespace boost::detail::thread下的，為了方便我們使用（也為了方便設計者），mutex使用了下面的typedef：
typedef detail::thread::scoped_lock<mutex> scoped_lock;
這樣我們就可以通過：
boost::mutex::scoped_lock
來使用scoped_lock類模板了。
由于scoped_lock的作用僅在于對mutex加鎖/解鎖（即使mutex EnterCriticalSection/LeaveCriticalSection），因此，它的接口也很簡單，除了構造函數外，僅有lock/unlock/locked（判斷是否已加鎖），及類型轉換操作符void*，一般我們不需要顯式調用這些方法，因為scoped_lock的構造函數是這樣定義的：
2 : m_mutex(mx), m_locked(false)
3 {
4 if (initially_locked) lock();
5 }
注：m_mutex是一個mutex的引用。
因此，當我們不指定initially_locked參數構造一個scoped_lock對象 時，scoped_lock會自動對所綁定的mutex加鎖，而析構函數會檢查是否加鎖，若已加鎖，則解鎖；當然，有些情況下，我們可能不需要構造時自動 加鎖，這樣就需要自己調用lock方法。后面的condition、barrier也會調用scoped_lock的lock、unlock方法來實現部 分方法。
正因為scoped_lock具有可在構造時加鎖，析構時解鎖的特性，我們經常會使用局部變量來實現對mutex的獨占訪問。
2 #include <boost/thread/mutex.hpp>
3 #include <iostream>
4
5 boost::mutex io_mutex;
6
7 void count() // worker function
8 {
9 for (int i = 0; i < 10; ++i)
10 {
11 boost::mutex::scoped_lock lock(io_mutex);
12 std::cout << i << std::endl;
13 }
14 }
15
16 int main(int argc, char* argv[])
17 {
18 boost::thread thrd1(&count);
19 boost::thread thrd2(&count);
20 thrd1.join();
21 thrd2.join();
22
23 return 0;
24 }
在每次輸出信息時，為了防止整個輸出過程被其它線程打亂，通過對io_mutex加鎖（進入臨界區），從而保證了輸出的正確性。
在使用 scoped_lock時，我們有時候需要使用全局鎖（定義一個全局mutex，當需要獨占訪問全局資源時，以該全局mutex為參數構造一個 scoped_lock對象即可。全局mutex可以是全局變量，也可以是類的靜態方法等），有時候則需要使用對象鎖（將mutex定義成類的成員變 量），應該根據需要進行合理選擇。
Java的synchronized可用于對方法加鎖，對代碼段加鎖，對對象加鎖，對類加鎖（仍然是對象級 的），這幾種加鎖方式都可以通過上面講的對象鎖來模擬；相反，在Java中實現全局鎖好像有點麻煩，必須將請求封裝到類中，以轉換成上面的四種 synchronized形式之一。
condition
condition的接口如下：
2 {
3 public:
4 // construct/copy/destruct
5 condition();
6 ~condition();
7
8 // notification
9 void notify_one();
10 void notify_all();
11
12 // waiting
13 template<typename ScopedLock> void wait(ScopedLock&);
14 template<typename ScopedLock, typename Pred> void wait(ScopedLock&, Pred);
15 template<typename ScopedLock>
16 bool timed_wait(ScopedLock&, const boost::xtime&);
17 template<typename ScopedLock, typename Pred>
18 bool timed_wait(ScopedLock&, Pred);
19 };
其中wait用于等待某個condition的發生，而timed_wait則提供具有超時的wait功能，notify_one用于喚醒一個等待該condition發生的線程，notify_all則用于喚醒所有等待該condition發生的線程。
由于condition的語義相對較為復雜，它的實現也是整個boost::thread庫中最復雜的（對Windows版本而言，對支持pthread的版本而言，由于pthread已經提供了pthread_cond_t，使得condition實現起來也十分簡單），下面對wait和notify_one進行簡要分析。
condition內部包含了一個condition_impl對象，由該對象執行來處理實際的wait、notify_one...等操作。