使用pthread_cond_t遇到的死锁问题

使用上pthread_cond_t遇到的死锁问题 

最近在一个项目中使用pthread_cond_t的时遇到一个死锁的问题，特记录分享一下。这个问题的使用场景很简单，客户端程序起两个线程，一个线程发送数据给服务器，另一个线程接收服务器的返回。发送线程向服务器发送一个数据报，然后等待服务器返回（用pthread_cond_t等待），然后继续发送下一个数据包……，如此循环下去。发送代码抽取出来的逻辑像下面这样：

static void* thread_fun_send(void* nouse)

{

    int send_index = 0;

    while(1)

    {

        //模拟发送数据的socket系统调用

        printf("send %d\n",send_index++);

 

        //通知接收线程可以接收数据

        pthread_mutex_lock(&mutex_send);

        pthread_cond_signal(&cond_send);

        pthread_mutex_unlock(&mutex_send);

 

        //等待收到数据的pthread_cond_t

        pthread_mutex_lock(&mutex_recv);

        pthread_cond_wait(&cond_recv, &mutex_recv);

        pthread_mutex_unlock(&mutex_recv);

    }  

}

接收线程等待服务器的返回，收到服务器返回后给发送线程发信号（用pthread_cond_t发信号），然后继续等待接收服务器下一个返回……，如此循环下去。接收代码抽取出来的逻辑像下面这样：

static void* thread_fun_recv(void* nouse)

{

    int recv_index = 0;

    while(1)

    {  

        //等待收到数据的pthread_cond_t，模拟阻塞的socket

        pthread_mutex_lock(&mutex_send);

        pthread_cond_wait(&cond_send, &mutex_send);

        pthread_mutex_unlock(&mutex_send);

 

        //模拟接收数据的socket系统调用

        printf("recv %d\n",recv_index++);

 

        //通知发送线程数据已经收到

        pthread_mutex_lock(&mutex_recv);

        pthread_cond_signal(&cond_recv);

        pthread_mutex_unlock(&mutex_recv);

    }  

}

就这么一个简单的应用场景，看起来好像是很合乎逻辑的，但在实际的运行中会出现死锁的问题。经过综合分析后发现其实是在理解pthread_cond_t上不准确了，一开始会认为它和windows中的Event是一样的，只是调用的API函数名不同而已，其实它们是不同的。且不说自动重置这个功能，在信号的处理上它们也是完全不同的。在Windows中，当Event被置为有信号时，内核会检查有没有在等待这个信号的线程，如果有则唤醒它，如果没有信号会保存起来，下一个等待此信号的线程进来时会直接获得信号而继续运行；但在Linux中, 如果pthread_cond_t被置为有信号时，内核也是会检查有没有在等待这个信号的线程，如果有则唤醒它，但如果没有等待的线程内核则不会保存这个信号（好像这个信号被丢掉了一样），下一个等待信号的线程进来时是不会获得信号而只会进入睡眠的，只有在睡眠后下一次pthread_cond_t被置为有信号时，这个线程才会被唤醒。

搞清楚了pthread_cond_t和Event的逻辑之后，对于上面这个客户端的业务逻辑，用最小的改动方式就是把使用pthread_cond_t改为sem_t问题就解决了。

附：测试代码，用下面命令即可编译
gcc -o test_cond test_cond.c -pthread

// File Name: test_cond.c
// Purpose: For Linux pthread_cond_t test
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

static pthread_cond_t cond_send;
static pthread_mutex_t mutex_send;

static pthread_cond_t cond_recv;
static pthread_mutex_t mutex_recv;

static pthread_t thread_send;
static pthread_t thread_recv;

static void* thread_fun_send(void* nouse)
{
    int send_index = 0;

    //wait a moment for recv thread starting up
    sleep(1);

    while(1)
    {
        printf("send %d\n",send_index++);

        pthread_mutex_lock(&mutex_send);
        pthread_cond_signal(&cond_send);
        pthread_mutex_unlock(&mutex_send);

        pthread_mutex_lock(&mutex_recv);
        pthread_cond_wait(&cond_recv, &mutex_recv);
        pthread_mutex_unlock(&mutex_recv);

    }
}

static void* thread_fun_recv(void* nouse)
{
    int recv_index = 0;
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex_send);
        pthread_cond_wait(&cond_send, &mutex_send);
        pthread_mutex_unlock(&mutex_send);

        printf("recv %d\n",recv_index++);

        pthread_mutex_lock(&mutex_recv);
        pthread_cond_signal(&cond_recv);
        pthread_mutex_unlock(&mutex_recv);
    }
}

void init()
{
    pthread_mutex_init(&mutex_send, 0);
    pthread_cond_init(&cond_send, 0);

    pthread_mutex_init(&mutex_recv, 0);
    pthread_cond_init(&cond_recv, 0);

    pthread_create(&thread_send, NULL ,thread_fun_send, NULL);
    pthread_create(&thread_recv, NULL ,thread_fun_recv, NULL);
}

void clean()
{
    pthread_cond_destroy(&cond_send);
    pthread_mutex_destroy(&mutex_send);

    pthread_cond_destroy(&cond_recv);
    pthread_mutex_destroy(&mutex_recv);
}


void main()
{
    printf("Test pthread_cond_t applet\n");

    init();

    while(1)
    {
        sleep(1);
    }

    clean();
    return;
}