线程的同步之条件变量

来源:互联网 发布:技术支持 恒久软件 编辑:程序博客网 时间:2024/03/28 16:46
4.2.线程的同步
6条件变量
条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制,主要包括两个动作:一个线程等待条件变量的条件成立而挂起;另一个线程使条件成立(给出条件成立信号)。为了防止竞争,条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在一起。
1、 创建和注销
    条件变量和互斥锁一样,都有静态、动态两种创建方式:
    静态方式使PTHREAD_COND_INITIALIZER常量,如下: (基本不用)
        pthread_cond_t  cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

     动态方式调用pthread_cond_init()函数,API定义如下
        int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);
尽管POSIX标准中为条件变量定义了属性,但在Linux Threads中没有实现,因此cond_attr值通常为NULL,且被忽略。

注销一个条件变量需要调用pthread_cond_destroy(),只有在没有线程在该条件变量上等待的时候能注销这个条件变量,否则返回EBUSY。因为Linux实现的条件变量没有分配什么资源,所以注销动作只包括检查是否有等待线程。API定义如下:
        int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

2、 等待和激发
     等待条件有两种方式:无条件等待pthread_cond_wait()和计时等待pthread_cond_timedwait():
        int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
        int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex,const struct timespec *abstime);
线程解开mutex指向的锁并被条件变量cond阻塞。其中计时等待方式表示经历abstime段时间后,即使条件变量不满足,阻塞也被解除。无论哪种等待方式,都必须和一个互斥锁配合,以防止多个线程同时请求pthread_cond_wait()(或pthread_cond_timedwait(),下同)的竞争条件(Race Condition)。
mutex互斥锁必须是普通锁(PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP)(所以定义时不能改变锁的属性),且在调用pthread_cond_wait(&cond,&mutex)前必须由本线程加锁(即在使用wait之前,本线程需先调用pthread_mutex_lock(&mutex)),而在更新条件等待队列以前,mutex保持锁定状态,并在线程挂起进入等待前解锁。

即pthread_cond_wait(&cond,&mutex )等待条件cond成功并unlock mutex(解锁)并进入睡眠状态,这时其它线程在等该条件变量时就可以加锁

在条件满足从而离开pthread_cond_wait()之前,mutex将被重新加锁,以与进入pthread_cond_wait()前的加锁动作对应。(也就是说在做pthread_cond_wait之前,往往要用pthread_mutex_lock进行加锁,而调用pthread_cond_wait函数会将锁解开(这时在等待该条件的其它子线程就可以加锁了),然后将线程挂起阻塞。直到条件被pthread_cond_signal(&cond)(主进程发出的)激发,再将锁状态恢复为锁定状态,最后再用pthread_mutex_unlock进行解锁(如果没有这里的unlock,则其它线程得不到锁,即不能执行lock,从而wait失败))。
激发条件有两种形式,pthread_cond_signal()激活一个等待该条件的线程,存在多个等待线程时按入队顺序激活其中一个(激活最前面一个,接着才返回wait的返回值ret);而pthread_cond_broadcast()则激活所有等待线程

pthread_cond_signal(&cond):该条件是一瞬间的动作,所以用signal时要确保线程已经在wait,不然发出的条件就会被忽略

用pthread_cond_signal()激活:
用pthread_cond_signal()激活:
用pthread_cond_broadcast()激活:

必须确保发信号时,线程已经在wait中处于等待状态,因为每个条件变量有一个队列,谁等它,对应线程的ID就会被放到队列中,wait中要加锁的原因就是担心多个线程并发来修改条件变量,条件变量对于内核是维护一个队列的
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