Linux多線程之同步

條件變量是利用線程間共享的全局變量進行同步的一種機制，主要包括兩個動作：一個線程等待條件變量的條件成立而掛起（此時不再占用cpu）；另一個線程使條件成立（給出條件成立信號）。為了防止競爭，條件變量的使用總是和一個互斥鎖結合在一起。

函數原型

1. 定義條件變量

#include <pthread.h>/* 定義兩個條件變量 */pthread_cond_t cond_pro, cond_con;

2. 初始化和銷毀條件變量

#include <pthread.h>int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr);

/* 初始化條件變量 */pthread_cond_init(&cond_pro, NULL);pthread_cond_init(&cond_con, NULL);/* 銷毀條件變量 */pthread_cond_destroy(&cond_pro);pthread_cond_destroy(&cond_pro);

3. 等待和激發條件

#include <pthread.h>int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,  pthread_mutex_t *restrict mutex);int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

/* 等待條件 *//* 注意：pthread_cond_wait為阻塞函數。解開鎖，再等待。等條件滿足時，需要搶到鎖，才可以被喚醒*/    pthread_cond_wait(&cond_pro,&mutex); /* 激發條件 *//* 所有因為不滿足條件的線程都會阻塞在條件變量cond_pro中的一個隊列中 *//* 以廣播方式，通知所有被阻塞的所有線程 */pthread_cond_broadcast(&cond_pro);/* 以signal方式，只通知排在最前面的線程 */pthread_cond_signal(&cond_pro);

代碼

/*************************************************************************    > File Name: my_con.c    > Author: KrisChou    > Mail:[email protected]     > Created Time: Tue 26 Aug 2014 10:24:29 AM CST ************************************************************************/#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <pthread.h>#include <unistd.h>#define CELL 10#define FLORE 0int i = 0; /* 所有線程共享的全局變量，此處假定至多遞增至10，最小減到0 */pthread_mutex_t mutex;              /* 定義互斥鎖 */pthread_cond_t cond_pro, cond_con;  /* 定義兩個條件變量 *//* 生產者線程 */void* pro_handler(void *arg){    pthread_detach(pthread_self());   /* 由系統回收線程資源，而非主線程回收資源 ，此類情況主線程是個服務器，永久不會退出 */        while(1)    {        pthread_mutex_lock(&mutex);        while(i >= CELL)        {            pthread_cond_wait(&cond_pro,&mutex);             /* continue是輪詢，此處是阻塞 */            /* 把鎖放開再等 ，第一個參數是結構體指針，其中有成員存放被阻塞的函數 */            /*不占cpu*/            /* 不滿足條件時才會等 ，需要別人告訴它，才能喚醒它*//* 當它返回時，鎖也要回來了*/        }        i++;        if(i == 1)        {            /* 由空到不空，喚醒消費者 */            pthread_cond_signal(&cond_con);    /*不會立馬signal被阻塞的消費者線程，因為其還要等鎖搶回來*/        }        printf("add i: %d /n", i);        pthread_mutex_unlock(&mutex);        sleep(rand() % 5 + 1);    }}/* 消費者線程 */void* con_handler(void *arg){    pthread_detach(pthread_self());    while(1)    {        pthread_mutex_lock(&mutex);        while(i <= FLORE)        {            pthread_cond_wait(&cond_cno,&mutex);        }        i--;        if(i == 9) /* 由滿到不滿，要告訴生產者,以便將其喚醒 *//*此處，直接signal也可以，我們是為了更加精確*/        {            pthread_cond_signal(&cond_pro);        }        printf("con i: %d /n", i);        pthread_mutex_unlock(&mutex);        sleep(rand() % 5 + 1);    }}int main(int argc, char *argv[]) // exe +num -num{    srand(getpid());    int con_cnt, pro_cnt;    pro_cnt = atoi(argv[1]);    con_cnt = atoi(argv[2]);    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);    pthread_cond_init(&cond_pro,NULL);    pthread_cond_init(&cond_con,NULL);    pthread_t *arr = (pthread_t*)calloc(con_cnt + pro_cnt , sizeof(pthread_t));    int index = 0;    while(pro_cnt > 0)    {        pthread_create(arr + index, NULL, pro_handler, NULL);        index++;        pro_cnt--;    }    while(con_cnt > 0)    {        pthread_create(arr + index, NULL, con_handler, NULL);        index++;        con_cnt--;    }    while(1);    pthread_mutex_destroy(&mutex);    pthread_cond_destroy(&cond_pro);    pthread_cond_destroy(&cond_con);    return 0;}

注意

無論是在生產者線程，還是在消費者線程中。標記黃色部分的判斷條件必須用while。以生產者線程舉例，當i>=CELL時，也就是i滿時，此時執行pthread_cond_wait(&cond_cno,&mutex); 該生產者線程被掛起。必須等到消費者線程pthread_cond_signal(&cond_pro); 將其喚醒。但是消費者將其signal還不夠，被掛其的生產者線程必須重新拿到鎖，才可以被激活。但是，由於在消費者signal的同時，生產者並不能立即搶到鎖，所以此時可能i值又改變變為大於等於10了。因此必須用while。不然可能導致i>10。