pthread_cond_wait()的使用方法

pthread_cond_wait

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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

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多线程的 条件变量 [1]  

创建和注销

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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

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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。

#include
#include
#include
#include
#include

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