条件变量(condition variable)详解

原理：

   假设我们需要解决这样一个问题：一个列表记录需要处理的任务。一个线程往此列表添加任务，一个线程processTask处理此列表中的任务。这个问题的一个关键点在于processTask怎么判断任务列表不为空。一般有两种方法: 
   **一. processTask线程不断查询任务列表是否为空。**
   **二. 当列表不为空的时候，通知processTask处理相关任务。**

   第一种方法往往是在一个while循环中判断列表是否为空，如果为空则睡眠一段时间，如果不为空那么把任务取出来并加以处理。此方案需要一个睡眠时间的平衡点如果睡眠时间太长，任务得不到及时的处理，降低效率。如果睡眠时间过短占用CPU资源，却什么都不做，浪费CPU做其它事情的时间。
   第二种方法就比较靠谱了，只有当列表不为空的时候才占用CPU的时间，其它时间什么都不做除了睡觉(线程挂起)。此方案就是我们所说的条件变量(condition variable)。 

   一般条件变量(condition variable)和互斥量结合使用。条件变量(condition variable)用途线程间资源的同步，互斥量(mutex)用途资源的互斥(唯一访问)。 一个通俗易懂的例子： 你上厕所的时候，条件变量告诉你厕所是否为空位，有空位你上，没空位你看着别人上。有空位的时候你不可能跟别人一起吧，所以你得给卫生间上锁也就是互斥量了。 

 例：

  bool bathroomEmpty = false;
  pthread_t tid;
  pthread_cond_t cond;
  pthread_mutex_t mutex;

  void* takeAleak(void *) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
     while (!bathroomEmpty) 
       pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
    // do whatever you want
     pthread_mutex_unlock(&mutex);
  }

  void main() {
     pthread_mutex_lock(&mutex);
     // bathromm is empty now.
     bathroomEmpty = true;
     pthread_mutex_unlock(&mutex);
    // tell somebody
    pthread_cond_signal(&cond);

     return 0;
  }

   有些人不禁会问为什么要while (!bathroomEmpty), 而不用if (!bathroomEmpty)呢？那是因为当你醒过来后，发现厕所已经被占了，那么你还得继续等。

   pthread_cond_signal(&cond),可不可以放入pthread_mutex_unlock(&mutex)之前呢，答案是肯定的，只要保证通知别人的时候厕所已经空了。之前我们已经说了，你醒过来的时候厕所可能已经被占了，那么如何能保证你在醒来的时候厕所还是空的呢，那就把pthread_cond_signal(&cond)放在pthread_mutex_unlock(&mutex)之前吧。

   可能你已经发现了，pthread_cond_wait()函数还需要将mutex变量传入。是的，pthread_cond_wait()函数在等待之前会把互斥锁打开，以便其它线程向任务表里面添加任务。在等到任务后再加上锁。如果不把互斥锁打开，那么线程将永远等不到任务，加上了锁，其它线程就没法往任务列表里面添加任务了，因为其它线程添加任务的时候需要拥有锁。

broadcast(&cond), 与signal(&cond)的区别

   顾名思义pthread_cond_broadcast唤醒所有的线程，pthread_cond_signal唤醒一个线程。你等待上厕所的同时也有其它人在等待，pthread_cond_signal通知你们其中的一人，pthread_cond_broad_cast通知你们所有人。当所有人被通知又只有一个空位的时候，你们所有人蜂拥而上，当然只能有一个人抢到空位，其它人继续等。这就是为什么要用while (!bathroomEmpty),而非if (!bathroomEmpty) 的原因了。当一个的人时候，其它人并不知道，所以不会发生通知所有人的竞态条件。当只有一个空位的时候用pthread_cond_broad_cast,当有多个空位的时候用pthread_cond_broadcast。遗憾没有通知具体人数的函数。