linux多线程学习(五)---条件变量

长平狐 发布于 2012/09/03 12:56
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 1. 相关函数                                                                                        
       #include <pthread.h>
       pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
       int    pthread_cond_init(pthread_cond_t    *cond,    pthread_condattr_t
       *cond_attr);
       int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
       int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
       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);
       int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
                                                                                         
2. 说明
    条件变量是一种同步机制,允许线程挂起,直到共享数据上的某些条件得到满足。条件变量上的基本操作有:触发条件(当条件变为 true 时);等待条件,挂起线程直到其他线程触发条件。
    条件变量要和互斥量相联结,以避免出现条件竞争--一个线程预备等待一个条件变量,当它在真正进入等待之前,另一个线程恰好触发了该条件。
    pthread_cond_init 使用 cond_attr 指定的属性初始化条件变量 cond,当 cond_attr 为 NULL 时,使用缺省的属性。LinuxThreads 实现条件变量不支持属性,因此 cond_attr 参数实际被忽略。
    pthread_cond_t 类型的变量也可以用 PTHREAD_COND_INITIALIZER 常量进行静态初始化。                                                                                         
    pthread_cond_signal 使在条件变量上等待的线程中的一个线程重新开始。如果没有等待的线程,则什么也不做。如果有多个线程在等待该条件,只有一个能重启动,但不能指定哪一个。
    pthread_cond_broadcast 重启动等待该条件变量的所有线程。如果没有等待的线程,则什么也不做。
    pthread_cond_wait 自动解锁互斥量(如同执行了 pthread_unlock_mutex),并等待条件变量触发。这时线程挂起,不占用 CPU 时间,直到条件变量被触发。在调用 pthread_cond_wait 之前,应用程序必须加锁互斥量。pthread_cond_wait 函数返回前,自动重新对互斥量加锁(如同执行了 pthread_lock_mutex)。
    互斥量的解锁和在条件变量上挂起都是自动进行的。因此,在条件变量被触发前,如果所有的线程都要对互斥量加锁,这种机制可保证在线程加锁互斥量和进入等待条件变量期间,条件变量不被触发。
    pthread_cond_timedwait 和 pthread_cond_wait 一样,自动解锁互斥量及等待条件变量,但它还限定了等待时间。如果在 abstime 指定的时间内 cond 未触发,互斥量 mutex 被重新加锁,且 pthread_cond_timedwait 返回错误 ETIMEDOUT。abstime 参数指定一个绝对时间,时间原点与 time 和 gettimeofday 相同:abstime = 0 表示 1970 年 1 月 1 日 00:00:00 GMT。
    pthread_cond_destroy 销毁一个条件变量,释放它拥有的资源。进入 pthread_cond_destroy 之前,必须没有在该条件变量上等待的线程。在 LinuxThreads 的实现中,条件变量不联结资源,除检查有没有等待的线程外,pthread_cond_destroy 实际上什么也不做。
3. 取消                                                                                         
    pthread_cond_wait 和 pthread_cond_timedwait 是取消点。如果一个线程在这些函数上挂起时被取消,线程立即继续执行,然后再次对 pthread_cond_wait 和 pthread_cond_timedwait 在 mutex 参数加锁,最后执行取消。因此,当调用清除处理程序时,可确保,mutex 是加锁的。
4. 异步信号安全(Async-signal Safety)                                                                                         
    条件变量函数不是异步信号安全的,不应当在信号处理程序中进行调用。特别要注意,如果在信号处理程序中调用 pthread_cond_signal 或 pthread_cond_boardcast 函数,可能导致调用线程死锁。
                                                                                         
5. 返回值
    在执行成功时,所有条件变量函数都返回 0,错误时返回非零的错误代码。
6. 错误代码
    pthread_cond_init,   pthread_cond_signal,  pthread_cond_broadcast, 和 pthread_cond_wait 从不返回错误代码。
    pthread_cond_timedwait 函数出错时返回下列错误代码:
        ETIMEDOUT   abstime 指定的时间超时时,条件变量未触发
        EINTR       pthread_cond_timedwait 被触发中断
    pthread_cond_destroy 函数出错时返回下列错误代码:
        EBUSY       某些线程正在等待该条件变量
7. 举例                                                                                    
    设有两个共享的变量 x 和 y,通过互斥量 mut 保护,当 x > y 时,条件变量 cond 被触发。
             int x,y;
             int x,y;
             pthread_mutex_t mut = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
             pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
                                                                                         
    等待直到 x > y 的执行流程:
              pthread_mutex_lock(&mut);
              while (x <= y) {
                      pthread_cond_wait(&cond, &mut);
              }
              /* 对 x、y 进行操作 */
              pthread_mutex_unlock(&mut);
                                                                                         
     对 x 和 y 的修改可能导致 x > y,应当触发条件变量:                                                                                         
              pthread_mutex_lock(&mut);
              /* 修改 x、y */
              if (x > y) pthread_cond_broadcast(&cond);
              pthread_mutex_unlock(&mut);
                                                                                         
    如果能够确定最多只有一个等待线程需要被唤醒(例如,如果只有两个线程通过 x、y 通信),则使用 pthread_cond_signal 比 pthread_cond_broadcast 效率稍高一些。如果不能确定,应当用 pthread_cond_broadcast。
    要等待在 5 秒内 x > y,这样处理:
                                                                                         
              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) {
                      /* 发生超时 */
              } else {
                      /* 操作 x 和  y */
              }
              pthread_mutex_unlock(&mut);

 


原文链接:http://blog.csdn.net/hanchaoman/article/details/4798784
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