• linux-线程条件变量(cond)

    概述

            与互斥锁不同，条件变量是用来等待而不是用来上锁的。条件变量用来自动阻塞一个线程，直到某特殊情况发生为止。通常条件变量和互斥锁同时使用 。
            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：
            1.一个线程等待"条件变量的条件成立"而挂起；
            2.另一个线程使 “条件成立”（给出条件成立信号）
            想象一种情况，我创建一个线程去执行下雨收衣服的工作，但是大多数时候天气都是晴天，只有下雨天这个线程才会去工作，那么我就需要这个线程睡眠，不要浪费CPU 资源，等下雨时我再叫醒它起来工作就行了，线程条件变量就是扮演这样一个角色。
            条件的检测是在互斥锁的保护下进行的。线程在改变条件状态之前必须首先锁住互斥量。如果一个条件为假，一个线程自动阻塞，并释放等待状态改变的互斥锁。如果另一个线程改变了条件，它发信号给关联的条件变量，唤醒一个或多个等待它的线程，重新获得互斥锁，重新评价条件。如果两进程共享可读写的内存，条件变量 可以被用来实现这两进程间的线程同步。
            在 linux 的 pthread 中使用条件变量的类型为:pthread_cond_t 表示一个条件变量
    typedef union
    {
            struct __pthread_mutex_s __data ;
            char __size [ __SIZEOF_PTHREAD_MUTEX_T ];
            long int __align ;
    } pthread_mutex_t ;
    对线程条件变量的操作可以有
    1.初始化条件变量
    2.销毁条件变量
    3.等待条件变量(线程睡眠)
    4.唤醒等待条件变量的线程

    初始化条件变量

    动态初始化(pthread_cond_init)

    头文件： 
    #include
    函数原型： 
    int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,const pthread_condattr_t *restrict attr);
    作用：
            初始化线程条件变量 cond
    参数含义：
            cond:线程条件变量
            attr:线程条件变量的属性，为空表示默认属性
    返回值：
            成功返回 0,
            失败返回错误号

    静态初始化

    在 linux 中使用静态存储区中的 PTHREAD_COND_INITIALIZER 就可以对条件变量完成静
    态初始化
    /* Conditional variable handling. */
    #define PTHREAD_COND_INITIALIZER { { { 0 }, { 0 }, { 0 , 0 }, { 0 , 0 }, 0 , 0 , { 0 , 0 } } }
    如下： 
    pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

    销毁条件变量(pthread_cond_destroy)

    头文件： 
    #include
    函数原型： 
    int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
    作用：
            销毁线程条件变量 cond
    参数含义：
             cond: 线程条件变量
    返回值：
            成功返回 0,
            失败返回错误号

    等待一个条件变量(线程睡眠)

    阻塞等待(pthread_cond_wait)

    头文件： 
    #include
    函数原型： 
    int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,pthread_mutex_t *restrict mutex);
    作用：
            阻塞等待条件变量 cond 的值，线程进入睡眠状态并解锁，直到被条件变量唤醒
    参数含义：
            cond:线程条件变量
            mutex:互斥锁
    返回值：
            成功返回 0,
            失败返回错误号
    备注：
            1.因为条件变量本身是一个“共享资源”,为了避免竞争，需要一个线程互斥锁来保护 它
            2.在 pthread_cond_wait/pthread_cond_timewait 需要把锁住的互斥锁传入函数,在函数内部实现的时候,线程让出 CPU(休眠)前,释放传入的互斥锁,然后再休眠
            3.休眠到直到条件发生(被唤醒),被唤醒的时候,再次重新锁住传入的锁（不会带锁休眠），也就是说线程在睡眠的时候会解锁，在被唤醒时会去获取锁

    限时等待(pthread_cond_timedwait)

    头文件： 
    #include

    函数原型： 

    int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond,pthread_mutex_t *restrict mutex,const struct timespec *restrict abstime);
    作用：
            限时等待条件变量 cond 的值，线程进入睡眠状态并解锁，直到被条件变量唤醒或到达绝对时间 abstime
    参数含义：
            cond:线程条件变量
            mutex:互斥锁
            abstime: 是一个绝对时间(当前时间+等待时间)，表示超过这个时间将直接返回
    返回值：
            成功返回 0,
            失败返回错误号

    唤醒等待条件变量的线程

    唤醒所有等待该条件变量的线程(pthread_cond_broadcast)

    头文件： 
    #include
    函数原型： 
    int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
    作用：
            唤醒所有等待条件变量 cond 的线程
    参数含义：
            cond:线程条件变量
    返回值：
            成功返回 0,
            失败返回错误号

    唤醒一个等待该条件变量的线程(pthread_cond_signal)

    头文件： 
    #include
    函数原型： 
    int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
    作用：
            激活一个等待该条件 cond 的线程，存在多个等待线程时按入队顺序激活其中一个；
    参数含义：
            cond:线程条件变量
    返回值：
            成功返回 0,
            失败返回错误号
    备注：
            在生产者消费者模型中，如果生产者一次性可以产出多个任务，那么用 pthread_cond_broadcast 好一点，如果溢出只产生一个任务，那么使用pthread_cond_signal 好一点

    使用示例

    1. #include 
    2. #include 
    3. static pthread_t thread1;
    4. static pthread_t thread2;
    5.  
    6. //静态初始化
    7. static pthread_mutex_t lock=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
    8. static pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER;
    9. void *function1()
    10. {
    11.     while(1)
    12.     {
    13.         pthread_mutex_lock(&lock);
    14.         printf("===== 线程 1 进入睡眠 ====\n");
    15.         pthread_cond_wait(&cond,&lock);
    16.         printf("==== 线程 1 唤醒 ====\n");
    17.         pthread_mutex_unlock(&lock);
    18.     }
    19. }
    20.  
    21. void *function2()
    22. {
    23.     while(1)
    24.     {
    25.         pthread_mutex_lock(&lock);
    26.         printf("===== 线程 2 进入睡眠 ====\n");
    27.         pthread_cond_wait(&cond,&lock);
    28.         printf("==== 线程 2 唤醒 ====\n");
    29.         pthread_mutex_unlock(&lock);
    30.     }
    31. }
    32.  
    33. int main()
    34. {
    35.     int i=0;
    36.     if(-1==pthread_create(&thread1,NULL,function1,NULL))
    37.     {
    38.         printf("thread_create1 fail!\n");
    39.         pthread_detach(thread1);
    40.     }
    41.     if(-1==pthread_create(&thread2,NULL,function2,NULL))
    42.     {
    43.         printf("thread_create fail!\n");
    44.         pthread_detach(thread1);
    45.     }
    46.     while(1)
    47.     {
    48.         sleep(2);
    49.         i++;
    50.         printf("\n 第%d 次唤醒\n",i);
    51.         pthread_mutex_lock(&lock);
    52.         if(-1==pthread_cond_signal(&cond))
    53.         {
    54.             printf("pthread_cond_broadcast error!\n");
    55.         }
    56.         pthread_mutex_unlock(&lock);
    57.     }
    58.     return 0;
    59. }

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/jiu_yue_ya/article/details/132908977