linux多线程编程--信号量和条件变量 唤醒丢失事件
来源:互联网 发布:三维模型制作软件 编辑:程序博客网 时间:2024/05/17 03:43
在实现多线程编程中,其中有些东西是可以互相转换的,比如使用信号量可以实现条件变量,关于这三者的基本用法不在累述,我的博客中也有相关介绍,这里介绍条件变量丢失唤醒事件的事情。
在线程未获得相应的互斥锁时调用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函数可能会引起唤醒丢失问题。
唤醒丢失往往会在下面的情况下发生:
1、一个线程调用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函数;
2、另一个线程正处在测试条件变量和调用pthread_cond_wait函数之间;
3、没有线程正在处在阻塞等待的状态下。
下面是使用函数pthread_cond_wait()和函数pthread_cond_signal()的一个简单的例子:
pthread_mutex_t count_lock;pthread_cond_t count_nonzero;unsigned count;decrement_count () {pthread_mutex_lock (&count_lock);while(count==0)pthread_cond_wait( &count_nonzero,&count_lock);count=count -1;pthread_mutex_unlock (&count_lock);}increment_count(){pthread_mutex_lock(&count_lock);if(count==0)pthread_cond_signal(&count_nonzero);count=count+1;pthread_mutex_unlock(&count_lock);}count值为0时,decrement函数在pthread_cond_wait处被阻塞,并打开互斥锁count_lock。此时,当调用到函数increment_count时,pthread_cond_signal()函数改变条件变量,告知decrement_count()停止阻塞。读者可以试着让两个线程分别运行这两个函数,看看会出现什么样的结果。
函数pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond)用来唤醒所有被阻塞在条件变量cond上的线程。这些线程被唤醒后将再次竞争相应的互斥锁,所以必须小心使用这个函数。
在自己的测试过程也会发现丢失事件,即使按照非常严格的条件变量的使用方法。但是使用信号量就不会出现这种情况,因为信号量在内核中有相应的队列记录了信号的存在,不会将信号丢失。参考下面的代码:
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>#include <string.h>#include <semaphore.h>void *read_func(void* args);void *write_func(void* args);pthread_mutex_t mutex;pthread_cond_t cond;sem_t sem_write;sem_t sem_read;int signal =0;int count_read=0,count_write = 0;int main(){ pthread_t pid1,pid2,pid3; pthread_mutex_init(&mutex,NULL); pthread_cond_init(&cond,NULL); sem_init(&sem_write,0,1); sem_init(&sem_read,0,0); int ret; ret=pthread_create(&pid2,NULL,write_func,NULL); if(ret!=0) { printf("can not create write_funx!\r\n"); } usleep(10000); ret=pthread_create(&pid1,NULL,read_func,NULL); if(ret!=0) { printf("can not create read_funx!\r\n"); } pthread_join(pid1,NULL); pthread_join(pid2,NULL); return 0;}void *read_func(void* args){ for(;;) {#if 0 pthread_mutex_lock(&mutex); count_read++; signal =1; pthread_cond_signal(&cond); pthread_mutex_unlock(&mutex); usleep(2);#endif#if 1// if(count_read%10000 == 0) // usleep(6); sem_wait(&sem_write); count_read++; sem_post(&sem_read);// usleep(1); #endif if(count_read >= 900000) { sleep(1); printf("count_read is %d,count_write is %d\r\n",count_read,count_write);// sleep(1); exit(0); } }}void *write_func(void* args){ for(;;) {#if 0 pthread_mutex_lock(&mutex); while(!signal) { pthread_cond_wait(&cond,&mutex); } count_write++; signal =0; pthread_mutex_unlock(&mutex);#endif#if 1 sem_wait(&sem_read); count_write++; sem_post(&sem_write);#endif#if 0 if(count_write != count_read) { printf("error count_read is %d count write %d\r\n",count_read,count_write); exit(0); }#endif }}
这里是为了测试唤醒的效果,所以线程同步的情况并不是很严格,在read_func线程中是将count_read加1,然后唤醒write_func线程,这个线程中是将count_write加1.如果每次唤醒都存在的话,那么在若干次唤醒后,count_write和count_read是相等的,如果在write_func线程中发现两者不相等就直接退出,条件编译分别对应使用条件变量和信号量的两种情况。在使用条件变量是,即使在pthread_cond_signal后sleep一段时间后,仍然会出现丢失事件,在每次的测试结果都是不一样的,有的不会出现唤醒丢失,有的在刚开始就会出现唤醒丢失的出现,有的在最后才出现唤醒丢失情况!
但是使用信号量就不会出现这种情况,其实可以使用信号量实现条件变量,只不过是在初始化的时候稍微做一点手脚而已!!
其实应该还要申请一个信号量,让这个变量初始化为1,作为二进制变量!这样更合适,这里没有申请的原因是在两个线程中使用的是不同变量,如果这两个线程中都是对同一个全局变量操作,那么一个当做条件变量的信号量是不可缺少的!
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