linux多线程编程--信号量和条件变量 唤醒丢失事件

 关于linux下信号量和条件变量的使用，在很多地方都可以找到相关文章，信号量、条件变量、互斥锁都是线程同步原语，在平时多线程编程中只要知道一两种就可以轻松搞定，我也是这么认为的，但是今天发现，有时还是有区别的。

       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 #include #include #include #include void *read_func(void* args);void *write_func(void* args);pthread_mutex_t mutex;pthread_cond_t cond;sem_t sem;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,0,0);  int ret;  ret=pthread_create(&pid2,NULL,write_func,NULL);  if(ret!=0)  {    printf("can not create write_funx!\r\n");  }  usleep(1);  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    count_read++;    sem_post(&sem);#endif    if(count_read >= 50000)    {      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);    count_write++;#endif    if(count_write != count_read)    {      printf("%d write %d\r\n",count_read,count_write);      exit(0);    }  }}

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！！