线程间通信-互斥锁和条件变量

线程间通信机制

 

应用环境：
    应用程序的线程1模拟端机设备接收UDP的图片数据包，并写入文件；
    线程2读取文件，并再次通过UDP包发出去；
    线程2阻塞，直到线程1收完数据并关闭文件后，唤醒并开始工作；

 

通信机制：
    互斥锁：
        以排他方式防止数据结构被并发的修改；
    定义互斥锁：pthread_mutex_t lock;
    互斥锁管理：1.互斥锁属性控制（范围、属性、协议、优先级、强健）
                2.互斥锁基本操作（锁定、解锁、非阻塞锁定）
    使用宏初始化静态分配的互斥锁：不需要调用pthread_mutex_init
        pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
    锁定及解锁：pthread_mutex_lock()
                pthread_mutex_trylock()
                pthread_mutex_unlock()

    条件变量：
        根据保护数据的当前值来调整线程的行为；
        条件变量与互斥锁始终一起使用；
        使用条件变量可以以原子方式阻塞线程，直到某个特定条件为真为止；
        如果条件为假，线程基于条件变量阻塞，并以原子方式释放等待条件变

化的互斥锁；
        如果其他线程更改了条件，会向相关的条件变量发出信号，从而使一个

或多个等待的线程执行如下操作：唤醒、再次评估互斥锁、重新评估条件
    定义条件变量：pthread_cond_t condition;
    条件变量管理：1.条件变量属性控制（初始化、删除、范围）
                  2.条件变量基本操作（阻塞、解阻塞、定时阻塞）
    条件变量初始化及销毁：pthread_cond_init()
                          pthread_cond_destroy()
    取消阻塞：pthread_cond_signal()
              pthread_cond_broadcast()
    等待或定时条件变量：pthread_cond_wait()
                        pthread_cond_timedwait()

应用实例：
    主函数创建2个线程，定义全局结构体，并初始化互斥锁和条件变量；

    线程2 bs_rcv_pic_thread使用条件变量阻塞，线程1 ms_snd_pic_thread在recvfrom处阻塞等待UDP数据包，所以在线程1不能给互斥锁上锁，当接收到数据并写完文件后，向条件变量发出信号，以唤醒等待线程2，bs_rcv_pic_thread开始工作。

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

pthread_mutex_t main_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t main_cond;

struct global
{
    pthread_mutex_t lock ; //互斥锁
    pthread_cond_t cond;   //条件变量
}global;

int main()
{
    struct global gbl;
    //pthread_mutex_init(&main_lock,NULL);    //初始化互斥锁
    pthread_cond_init(&main_cond,NULL);    //初始化条件变量

    gbl.lock = main_lock;
    gbl.cond = main_cond;

    pthread_t p0,p1;  //创建2个线程，并传递全局参数
    pthread_create(&p0, NULL, ms_snd_pic_thread, (void *)&gbl);
    pthread_create(&p1, NULL, bs_rcv_pic_thread, (void *)&gbl);

    while(1)
    {
    }
    pthread_join(p0, NULL);
    pthread_join(p1, NULL);
    pthread_mutex_destroy(&main_lock);  //销毁互斥锁
    return 0;
}

void* ms_snd_pic_thread(void *arg)
{
    printf("%s\n",__FUNCTION__);
    struct global *gbl = (struct global *)arg;
    //pthread_mutex_lock(&gbl->lock);
    ……
    recvfrom();    //阻塞等待接收UDP
    ……
    printf("rcv %d finish! \n",count);
    printf("signal cond \n");
    pthread_cond_signal(&gbl->cond);  //向条件变量发出信号
    //pthread_mutex_unlock(&gbl->lock);
}

void* bs_rcv_pic_thread(void *arg)
{
    printf("%s\n",__FUNCTION__);
    struct global *gbl = (struct global *)arg;
    //pthread_mutex_lock(&gbl->lock);
    printf("block wait cond signal! \n");
    pthread_cond_wait(&gbl->cond,&gbl->lock);  //阻塞等待条件变量更改
    printf("unblock \n");
    ……
    //pthread_mutex_unlock(&gbl->lock);
    printf("all %d bytes send\n",count);
    return;
}