用条件变量最大的好处是可以避免忙等。相当与多线程中的信号。
条件变量是线程中的东西就是等待某一条件的发生和信号一样
以下是说明
,条件变量使我们可以睡眠等待某种条件出现。
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。
条件变量类型为pthread_cond_t
整个pthread_cond_wait(&mycond,&mymutex)函数的工作流程:
第一个线程首先调用:
pthread_mutex_lock(&mymutex);
然后,它检查了列表。没有找到感兴趣的东西,于是它调用:
pthread_cond_wait(&mycond, &mymutex);
然后,pthread_cond_wait() 调用在返回前执行许多操作:
pthread_mutex_unlock(&mymutex);
它对 mymutex 解锁,然后进入睡眠状态,等待 mycond 以接收 POSIX
线程“信号”。一旦接收到“信号”(加引号是因为我们并不是在讨论传统的 UNIX 信号,而是来自 pthread_cond_signal() 或
pthread_cond_broadcast() 调用的信号),它就会苏醒。但 pthread_cond_wait() 没有立即返回 --
它还要做一件事:重新锁定 mutex:
pthread_mutex_lock(&mymutex);
pthread_cond_wait() 知道我们在查找 mymutex “背后”的变化,因此它继续操作,为我们锁定互斥对象,然后才返回。(以上步骤全为原子操作)
创建和注销
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。API定义如下:
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond)
等待和激发
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:无条件等待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。
使用绝对时间而非相对时间的优点是。如果函数提前返回(很可能因为捕获了一个信号,)
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。
其他
pthread_cond_wait()和pthread_cond_timedwait()
都被实现为取消点,因此,在该处等待的线程将立即重新运行,在重新锁定mutex后离开pthread_cond_wait(),然后执行取消动作。也就
是说如果pthread_cond_wait()被取消,mutex是保持锁定状态的,因而需要定义退出回调函数来为其解锁。
EXAMPLE
Consider two shared variables x and y, protected by the mutex mut, and
a condition variable cond that is to be signaled whenever x becomes
greater than y.
int x,y;
pthread_mutex_t mut = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
// Waiting until x is greater than y is performed as follows:
pthread_mutex_lock(&mut);
while (x <= y) {
pthread_cond_wait(&cond, &mut);
}
/* operate on x and y */
pthread_mutex_unlock(&mut);
// Modifications on x and y that may cause x to become greater than y
// should signal the condition if needed:
pthread_mutex_lock(&mut);
/* modify x and y */
if (x > y) pthread_cond_broadcast(&cond);
pthread_mutex_unlock(&mut);
/* If it can be proved that at most one waiting thread needs to be waken
up (for instance, if there are only two threads communicating through x
and y), pthread_cond_signal can be used as a slightly more efficient
alternative to pthread_cond_broadcast. In doubt, use
pthread_cond_broadcast.
To wait for x to becomes greater than y with a timeout of 5 seconds,
do:
*/
struct timeval now;
struct timespec timeout;
int retcode;
pthread_mutex_lock(&mut);
gettimeofday(&now);
timeout.tv_sec = now.tv_sec + 5;
timeout.tv_nsec = now.tv_usec * 1000;
retcode = 0;
while (x <= y && retcode != ETIMEDOUT) {
retcode = pthread_cond_timedwait(&cond, &mut, &timeout);
}
if (retcode == ETIMEDOUT) {
/* timeout occurred */
} else {
/* operate on x and y */
}
pthread_mutex_unlock(&mut);
要想知道更详细,请看 man pthread_cond_wait
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