liunx：pthread_cond_t条件变量pthread_cond_wait、pthread_cond_signal、pthread_cond_broadcast

liunx：pthread_cond_t条件变量pthread_cond_wait、pthread_cond_signal、pthread_cond_broadcast

一、pthread_cond_t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。

     状态变量是一种同步设备，它允许线程挂起并放弃CPU时间以等待某些共享变量满足状态。操作状态变量的基本操作：当状态满足时发送信号，等待状态满足，在其它线程发送状态信号之前挂起线程。
　 状态变量通常和互斥体联系在一起，为了避免竞争状态出现，一个线程准备等待一个状态变量之前另外一个线程要先设置好状态信号。

二、pthread_cond_init函数 

      pthread_cond_init初始化状态变量cond，使用cond_attr中定义了的状态属性，如果cond_attr为NULL，将会使用默认属性。LinuxThreads的实现支持没有任何属性的cond_attr，因此，cond_attr就是被忽略的。

int pthread_cond_init(   
                  pthread_cond_t *cond,   
                  const pthread_cond_attr_t*attr   
                  );   
//该函数按参数attr指定的属性创建一个条件变量。调用成功返回，   
//并将条件变量ID 赋值给参数cond，否则返回错误代码

三、pthread_cond_wait

      pthread_cond_wait总和一个互斥锁结合使用。在调用pthread_cond_wait前要先获取锁。pthread_cond_wait函数执行时先自动释放指定的锁，然后等待条件变量的变化。在函数调用返回之前，自动将指定的互斥量重新锁住。

int pthread_cond_wait (   
                   pthread_cond_t *cond ,   
                   pthread_mutex_t*mutex   
                   );   
// 该函数调用为参数mutex 指定的互斥体解锁，等待一个事件（由   
//参数cond 指定的条件变量）发生。调用该函数的线程被阻塞直到有其他   
//线程调用pthread_cond_signal 或pthread_cond_broadcast 函数置相应的条   
//件变量，而且获得mutex 互斥体时才解除阻塞

四、pthread_cond_signal函数

int pthread_cond_signal(   
                    pthread_cond_t *cond   
                    );   
// 该函数的作用是解除一个等待参数cond所指定的条件变量的线程的阻塞状态。当有多个线程挂起等待该条件变量，也只唤醒一个线程。  

     pthread_cond_signal函数重新开始一个正在等待cond变量的线程。如果没有线程在等待cond变量，不执行任何操作。如果有多个线程都在等待，某个匹配的线程会被重新开始，但是不一定是哪个。

五、pthread_cond_broadcast函数

nt pthread_cond_broadcast(   
                       pthread_cond_t *cond   
                       );   
// 该函数用来对所有等待参数cond所指定的条件变量的线程解除阻塞，调用成功返回0，否则返回错误代码。   

     pthread_cond_broadcast函数重新开始所有在等待cond变量的线程。如果没有线程在等待cond变量，不执行任何操作。

六、pthread_cond_destroy函数

int pthread_cond_destroy(   
                     pthread_cond_t *cond   
                     );   
// 该函数的作用是释放一个条件变量。释放为条件变量cond 所分配的资源。调用成功返回值为0，否则返回错误代码。 

     pthread_cond_destroy函数销毁状态变量，释放它可能持有的资源。没有线程必须在这里等待状态变量。在LinuxThreads实现中，状态变量不与任何资源有关系，所以这个接口除了检查状态变量上是否有等待的线程之外不做任何事。

七、等待和激发

       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ETIMEDOUT，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。阻塞时处于解锁状态。
       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。

八、典型的实例学习，看注释即可。

1、pthread_cond_signal.c

#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
	//printf("thread_func sleeping....\n");
	//sleep(2);
	//printf("thread_func end sleep....\n");
    while(1) 
	{
        while(head==NULL) 
		{
			printf("head=NULL   pthread_cond_wait....\n");
            pthread_cond_wait(&cond,&mtx);
			printf("head is not null now ,go ahead! \n   pthread_cond_wait end\n");
        }
        //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<5;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;
		printf("pthread_cond_signal  i=%d\n",i);
        pthread_cond_signal(&cond);
        pthread_mutex_unlock(&mtx);//解锁
		printf("sleeping....\n");
        sleep(1);
		printf("sleep end ....\n");
		
    }
    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;
}

     2、编译&执行