条件变量的接口函数和使用原则

 

条件变量的接口、常量、数据类型

1.静态创建一个条件变量（栈）

pthread_cond_t cond;

2.动态创建一个条件变量（堆）

pthread_cond_t * pCond = (pthread_cond_t *)malloc(sizeof(pthread_cond_t));

3.初始化静态条件变量(默认方式)

使用宏 PTHREAD_COND_INITIALIZER

4.动态初始化条件变量

int pthread_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *condattr);

5.销毁堆上创建的条件变量

int pthread_destroy(pthread_cond_t *cond);

6.使用条件变量进行等待

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t * cond,pthread_mutex_t *mutex);

int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex,struct timespec * expiration);

7.唤醒条件变量

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t * cond);

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t * cond);

 

条件变量的使用原则

条件变量不允许复制，但是可以复制其指针。

线程从条件变量醒来时，一定要检查谓语是否成立。这是因为以下三个原因造成的：

1.唤醒可能被拦截：线程A被唤醒的过程中需要重新获取互斥量，如果互斥量被线程B首先获取到了，则线程B首先执行并重置了共享数据的状态，这时候切换回线程A，A在没有检查谓语成立的情况下开始操作可能导致灾难性的后果，因为此时谓语已经不成立。

2.模糊谓语：在程序中使用模糊谓语可简化逻辑，而且并不会很影响性能。这种模糊谓语可能唤醒某个线程，该线程对应的精确谓语事实上是不满足的，所以需要重新检查谓语。

3.伪唤醒：这和实现相关了，保证条件变量的唤醒完全可预测可能降低系统的整体性能，线程可能在没有任何其他线程使用signal或者broadcast的前提下唤醒，不过这种概率很小，但并不是没有可能。

尽量不要再pthreads中使用UNIX信号。

发广播可看成是对发信号通用化，也可见发信号看成是发广播的优化版。不能使用发信号取代发广播。在使用发信号的地方使用发广播是完全可以的，当然前提是所有的唤醒线程都进行谓语测试。

对于一个队列模型，如果有一个生产者，多个消费者。如果生产者一次只放入一个产品，则可以使用发信号的方式。如果生产者一次放入多个产品则可以使用发广播的方式。

在发广播或者发信号的时候对于互斥量可以加锁也可以不加锁。不加锁的好处为潜在的高效率，如果唤醒线程加锁发信号，被唤醒的线程需要尝试着获取互斥量，这时获取失败，又切换回唤醒线程。这会导致两次无意义的切换，当然这个实现可以优化的。加锁的好处在于保证高优先级的线程首先执行，如果不加锁，则所有的线程（不只是将要被唤醒的线程还可能有其他的没有使用条件变量的线程）都有可能获取当前锁。如果低优先级的条件变量首先获得了锁，高优先级的线程将不能被保证。而使用加锁的方式发广播信号之后，解锁后，系统会优先调度优先级高的线程先获得锁，因此保证了公平性（这里的公平更接近于香港廉政署的定义：公平不是每个人都赚十块钱，公平是你有赚100元的能力，社会保证你能赚100元。你有能力赚10元时，社会保证你赚10元 ：D）。