pthread多線程程式設計詳細解析----條件變量 pthread_cond_t

函數清單：

1、初始化條件變量pthread_cond_init

2、阻塞在條件變量上pthread_cond_wait

3、解除在條件變量上的阻塞pthread_cond_signal

4、阻塞直到指定時間pthread_cond_timedwait

5、釋放阻塞的所有線程pthread_cond_broadcast

6、釋放條件變量pthread_cond_destroy

7、喚醒丢失問題

8、使用模型

關于cond和mutex需要配合使用的原理，請閱讀《pthreads 裡mutex和cond為何需要配合使用》

關于pthread_mutex_t的使用方法，請閱讀《pthread多線程程式設計詳細解析----條件變量 pthread_mutex_t》

1.初始化條件變量pthread_cond_init

#include <pthread.h>

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cv,

const pthread_condattr_t *cattr);

傳回值：函數成功傳回0；任何其他傳回值都表示錯誤

初始化一個條件變量。當參數cattr為空指針時，函數建立的是一個預設的條件變量。否則條件變量的屬性将由cattr中的屬性值來決定。調用 pthread_cond_init函數時，參數cattr為空指針等價于cattr中的屬性為預設屬性，隻是前者不需要cattr所占用的記憶體開銷。這個函數傳回時，條件變量被存放在參數cv指向的記憶體中。

可以用宏PTHREAD_COND_INITIALIZER來初始化靜态定義的條件變量，使其具有預設屬性。這和用pthread_cond_init函數動态配置設定的效果是一樣的。初始化時不進行錯誤檢查。如：

pthread_cond_t cv = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

不能由多個線程同時初始化一個條件變量。當需要重新初始化或釋放一個條件變量時，應用程式必須保證這個條件變量未被使用。

2.阻塞在條件變量上pthread_cond_wait

#include <pthread.h>

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cv,

pthread_mutex_t *mutex);

傳回值：函數成功傳回0；任何其他傳回值都表示錯誤

函數将解鎖mutex參數指向的互斥鎖，并使目前線程阻塞在cv參數指向的條件變量上。

被阻塞的線程可以被pthread_cond_signal函數，pthread_cond_broadcast函數喚醒，也可能在被信号中斷後被喚醒。

pthread_cond_wait函數的傳回并不意味着條件的值一定發生了變化，必須重新檢查條件的值。

pthread_cond_wait函數傳回時，相應的互斥鎖将被目前線程鎖定，即使是函數出錯傳回。

一般一個條件表達式都是在一個互斥鎖的保護下被檢查。當條件表達式未被滿足時，線程将仍然阻塞在這個條件變量上。當另一個線程改變了條件的值并向條件變量發出信号時，等待在這個條件變量上的一個線程或所有線程被喚醒，接着都試圖再次占有相應的互斥鎖。

阻塞在條件變量上的線程被喚醒以後，直到pthread_cond_wait()函數傳回之前條件的值都有可能發生變化。是以函數傳回以後，在鎖定相應的互斥鎖之前，必須重新測試條件值。最好的測試方法是循環調用pthread_cond_wait函數，并把滿足條件的表達式置為循環的終止條件。如：

pthread_mutex_lock();

while (condition_is_false)

pthread_cond_wait();

pthread_mutex_unlock();

阻塞在同一個條件變量上的不同線程被釋放的次序是不一定的。

注意：pthread_cond_wait()函數是退出點，如果在調用這個函數時，已有一個挂起的退出請求，且線程允許退出，這個線程将被終止并開始執行善後處理函數，而這時和條件變量相關的互斥鎖仍将處在鎖定狀态。

3.解除在條件變量上的阻塞pthread_cond_signal

#include <pthread.h>

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cv);

傳回值：函數成功傳回0；任何其他傳回值都表示錯誤

函數被用來釋放被阻塞在指定條件變量上的一個線程。

必須在互斥鎖的保護下使用相應的條件變量。否則對條件變量的解鎖有可能發生在鎖定條件變量之前，進而造成死鎖。

喚醒阻塞在條件變量上的所有線程的順序由排程政策決定，如果線程的排程政策是SCHED_OTHER類型的，系統将根據線程的優先級喚醒線程。

如果沒有線程被阻塞在條件變量上，那麼調用pthread_cond_signal()将沒有作用。

4.阻塞直到指定時間pthread_cond_timedwait

#include <pthread.h>

#include <time.h>

int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cv,

pthread_mutex_t *mp, const structtimespec * abstime);

傳回值：函數成功傳回0；任何其他傳回值都表示錯誤

函數到了一定的時間，即使條件未發生也會解除阻塞。這個時間由參數abstime指定。函數傳回時，相應的互斥鎖往往是鎖定的，即使是函數出錯傳回。

注意：pthread_cond_timedwait函數也是退出點。

逾時時間參數是指一天中的某個時刻。使用舉例：

pthread_timestruc_t to;

to.tv_sec = time(NULL) + TIMEOUT;

to.tv_nsec = 0;

逾時傳回的錯誤碼是ETIMEDOUT。

5.釋放阻塞的所有線程pthread_cond_broadcast

#include <pthread.h>

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cv);

傳回值：函數成功傳回0；任何其他傳回值都表示錯誤

函數喚醒所有被pthread_cond_wait函數阻塞在某個條件變量上的線程，參數cv被用來指定這個條件變量。當沒有線程阻塞在這個條件變量上時，pthread_cond_broadcast函數無效。

由于pthread_cond_broadcast函數喚醒所有阻塞在某個條件變量上的線程，這些線程被喚醒後将再次競争相應的互斥鎖，是以必須小心使用pthread_cond_broadcast函數。

6.釋放條件變量pthread_cond_destroy

#include <pthread.h>

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cv);

傳回值：函數成功傳回0；任何其他傳回值都表示錯誤

釋放條件變量。

注意：條件變量占用的空間并未被釋放。

7.喚醒丢失問題

線上程未獲得相應的互斥鎖時調用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函數可能會引起喚醒丢失問題。

喚醒丢失往往會在下面的情況下發生：

1. 一個線程調用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函數；
2. 另一個線程正處在測試條件變量和調用pthread_cond_wait函數之間；
3. 沒有線程正在處在阻塞等待的狀态下。

8、使用模型

正确的使用方法

 pthread_cond_wait用法：

pthread_mutex_lock(&mutex);

while(condition_is_false)

  {

 pthread_cond_wait(&cond,&mutex);

 }

condition_is_false=true;  //此操作是帶鎖的，也就是說隻有一個線程同時進入這塊

pthread_mutex_unlock(&mutex);

 ----------------------------------------------------

pthread_cond_signal用法： 

pthread_mutex_lock(&mutex);

condition_is_false=false;

pthread_cond_signal(&cond)

pthread_mutex_unlock(&mutex)