Linux多线程编程-条件变量

条件变量

        如果说线程间的互斥锁是用来同步共享数据的访问的话，那么条件变量是用于线程之间共享数据的值。条件变量提供了一种线程之间的通知机制，当某个共享数据达到某个值时，唤醒等待这个共享数据的线程。条件变量相关函数主要 有5个：

#include <pthread.h>int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, const pthread_condattr_t *cond_attr);int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);

        这些函数的参数cond指向要操作的目标信号量，成功时返回0，出错时返回错误码

l  pthread_cond_init用于初始化条件变量，cond_attr指定条件变量的属性，为NULL时表示默认属性，除了用pthread_cond_init函数初始化外，还可以这样初始化：pthread_cond_t cond= PTHREAD_COND_INITIALIZER

l  pthread_cond_destroy用于销毁一个条件变量，销毁一个正在等待的条件变量将失败并返回EBUSY

l  pthread_cond_broadcast用广播的形式唤醒多有等待条件变量的线程

l  pthread_cond_signal用于唤醒一个等待条件变量的线程，至于哪个线程被唤醒，取决于线程的优先级和调度机制。有时候需要唤醒一个指定的线程，但pthread没有对该需要提供解决方法。可以间接实现该需求：定义一个能够唯一表示目标线程的全局变量，在唤醒等待条件变量的线程前先设置该变量为目标线程，然后以广播形式唤醒所有等待条件变量的线程，这些线程被唤醒后都检查改变量是否是自己，如果是就开始执行后续代码，否则继续等待。

l  pthread_cond_wait用于等待条件变量，mutex参数用来保护条件变量的互斥锁，以确保pthread_cond_wait操作的原子性。调用pthread_cond_wait前，必须确保mutex已经加锁，否则将导致不可预期的后果。pthread_cond_wait函数执行时，首先把调用线程放入条件变量的等待队列中，然后将互斥锁解锁。可见，从pthread_cond_wait开始执行到其调用线程被放入等待队列中这段时间内，pthread_cond_signal和pthread_cond_broadcast不会修改条件变量。即pthread_cond_wait函数不会错过目标条件变量的任何变化，当pthread_cond_wait函数成功返回时，互斥锁mutex将再次被锁上。

条件变量的程序示例：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <pthread.h>#define err_sys(msg) \do { perror(msg); exit(-1); } while(0)#define err_exit(msg) \do { fprintf(stderr, msg); exit(-1); } while(0)pthread_cond_t cond;void *r1(void *arg){pthread_mutex_t* mutex = (pthread_mutex_t *)arg;static int cnt = 10;while(cnt--){printf("r1: I am wait.\n");pthread_mutex_lock(mutex);pthread_cond_wait(&cond, mutex); /* mutex参数用来保护条件变量的互斥锁，调用pthread_cond_wait前mutex必须加锁 */pthread_mutex_unlock(mutex);}return "r1 over";}void *r2(void *arg){pthread_mutex_t* mutex = (pthread_mutex_t *)arg;static int cnt = 10;while(cnt--){//pthread_mutex_lock(mutex); //这个地方不用加锁操作就行printf("r2: I am send the cond signal.\n");pthread_cond_signal(&cond);//pthread_mutex_unlock(mutex);sleep(1);}return "r2 over";}int main(void){pthread_mutex_t mutex;pthread_t t1, t2;char* p1 = NULL;char* p2 = NULL;pthread_mutex_init(&mutex, NULL);pthread_cond_init(&cond, NULL);pthread_create(&t1, NULL, r1, &mutex);pthread_create(&t2, NULL, r2, &mutex);pthread_join(t1, (void **)&p1);pthread_join(t2, (void **)&p2);pthread_cond_destroy(&cond);pthread_mutex_destroy(&mutex);printf("s1: %s\n", p1);printf("s2: %s\n", p2);return 0;}

参考：

        1、《Linux高性能服务器编程》第14章 多线程编程/条件变量

        2、Linux多线程编程

        3、Linux多线程编程-信号量

        4、Linux多线程编程-互斥锁