pthread_cond_wait()的使用方法

pthread_cond_wait

 编辑

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。

中文名

多线程的条件变量

外文名

pthread_cond_wait

动作一

条件变量的条件成立

动作二

"条件成立"（给出条件成立信号)

目    的

为了防止竞争

搭    配

和一个互斥锁结合在一起

目录

1. 1 简介
2. 2 创建和注销
3. 3 等待和激发

简介

编辑

多线程的条件变量[1] 

创建和注销

编辑

条件变量和互斥锁一样，都有静态动态两种创建方式，静态方式使用PTHREAD_COND_INITIALIZER常量，如下：

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LinuxThreads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才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)

等待和激发

编辑

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)

等待条件有两种方式：条件等待pthread_cond_wait()和计时等待pthread_cond_timedwait()，其中计时等待方式如果在给定时刻前条件没有满足，则返回ETIMEOUT，结束等待，其中abstime以与time()系统调用相同意义的绝对时间形式出现，0表示格林尼治时间1970年1月1日0时0分0秒。

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）或者适应锁（PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP），且在调用pthread_cond_wait()前必须由本线程加锁（pthread_mutex_lock()），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。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。

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；而pthread_cond_broadcast()则激活所有等待线程。

现在来看一段典型的应用：看注释即可。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

#include<pthread.h>

#include<unistd.h>

#include<stdio.h>

#include<string.h>

#include<stdlib.h>

 

static pthread_mutex_t mtx=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

static pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER;

 

struct node {

    int n_number;

    struct node *n_next;

} *head=NULL; /*[thread_func]*/

 

/*释放节点内存*/

static void cleanup_handler(void*arg) {

    printf("Clean up handler of second thread.\n");

    free(arg);

    (void)pthread_mutex_unlock(&mtx);

}

 

static void *thread_func(void *arg) {

    struct node*p=NULL;

    pthread_cleanup_push(cleanup_handler,p);

 

    pthread_mutex_lock(&mtx);

    //这个mutex_lock主要是用来保护wait等待临界时期的情况，

    //当在wait为放入队列时，这时，已经存在Head条件等待激活

    //的条件，此时可能会漏掉这种处理

    //这个while要特别说明一下，单个pthread_cond_wait功能很完善，

    //为何这里要有一个while(head==NULL)呢？因为pthread_cond_wait

    //里的线程可能会被意外唤醒，如果这个时候head==NULL，

    //则不是我们想要的情况。这个时候，

    //应该让线程继续进入pthread_cond_wait

    while(1) {

        while(head==NULL) {

            pthread_cond_wait(&cond,&mtx);

        }

        //pthread_cond_wait会先解除之前的pthread_mutex_lock锁定的mtx，

        //然后阻塞在等待队列里休眠，直到再次被唤醒

        //（大多数情况下是等待的条件成立而被唤醒，唤醒后，

        //该进程会先锁定先pthread_mutex_lock(&mtx);，

        //再读取资源用这个流程是比较清楚的

        /*block-->unlock-->wait()return-->lock*/

        p=head;

        head=head->n_next;

        printf("Got%dfromfrontofqueue\n",p->n_number);

        free(p);

    }

    pthread_mutex_unlock(&mtx);//临界区数据操作完毕，释放互斥锁

 

    pthread_cleanup_pop(0);

    return 0;

}

 

int main(void) {

    pthread_t tid;

    int i;

    struct node *p;

    pthread_create(&tid,NULL,thread_func,NULL);

    //子线程会一直等待资源，类似生产者和消费者，

    //但是这里的消费者可以是多个消费者，

    //而不仅仅支持普通的单个消费者，这个模型虽然简单，

    //但是很强大

    for(i=0;i<10;i++) {

        p=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));

        p->n_number=i;

        pthread_mutex_lock(&mtx);//需要操作head这个临界资源，先加锁，

        p->n_next=head;

        head=p;

        pthread_cond_signal(&cond);

        pthread_mutex_unlock(&mtx);//解锁

        sleep(1);

    }

    printf("thread1wannaendthecancelthread2.\n");

    pthread_cancel(tid);

    //关于pthread_cancel，有一点额外的说明，它是从外部终止子线程，

    //子线程会在最近的取消点，退出线程，而在我们的代码里，最近的

    //取消点肯定就是pthread_cond_wait()了。

    pthread_join(tid,NULL);

    printf("Alldone--exiting\n");

    return 0;

}

参考资料