Linux多线程编程(二)

引言
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:一个线程等待条件变量的条件成立而挂起(此时不再占用cpu);另一个线程使条件成立(给出条件成立信号)。为了防止竞争,条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在一起。

函数原型
1. 定义条件变量

  #include <pthread.h>    /* 定义两个条件变量 */  pthread_cond_t cond_pro, cond_con;    

2. 初始化和销毁条件变量

  #include <pthread.h>    int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr);int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond); /* 初始化条件变量 */  pthread_cond_init(&cond_pro, NULL);  pthread_cond_init(&cond_con, NULL);  /* 销毁条件变量 */  pthread_cond_destroy(&cond_pro);  pthread_cond_destroy(&cond_pro);    

3. 等待和激发条件

  #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);  /* 等待条件 */  /* 注意:pthread_cond_wait为阻塞函数。解开锁,再等待。等条件满足时,需要抢到锁,才可以被唤醒*/    pthread_cond_wait(&cond_pro,&mutex);     /* 激发条件 */  /* 所有因为不满足条件的线程都会阻塞在条件变量cond_pro中的一个队列中 */  /* 以广播方式,通知所有被阻塞的所有线程 */  pthread_cond_broadcast(&cond_pro);  /* 以signal方式,只通知排在最前面的线程 */  pthread_cond_signal(&cond_pro);    

代码

  /*************************************************************************    > File Name: my_con.c    > Author: KrisChou    > Mail:zhoujx0219@163.com     > 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 0         int i = 0; /* 所有线程共享的全局变量,此处假定至多递增至10,最小减到0 */    pthread_mutex_t mutex;       /* 定义互斥锁 */  pthread_cond_t cond_pro, cond_con; /* 定义两个条件变量 */    /* 生产者线程 */  void* pro_handler(void *arg)  {    pthread_detach(pthread_self());  /* 由系统回收线程资源,而非主线程回收资源 ,此类情况主线程是个服务器,永久不会退出 */        while(1)    {      pthread_mutex_lock(&mutex);      while(i >= CELL)      {        pthread_cond_wait(&cond_pro,&mutex);         /* continue是轮询,此处是阻塞 */        /* 把锁放开再等 ,第一个参数是结构体指针,其中有成员存放被阻塞的函数 */        /*不占cpu*/        /* 不满足条件时才会等 ,需要别人告诉它,才能唤醒它*//* 当它返回时,锁也要回来了*/      }      i++;      if(i == 1)      {        /* 由空到不空,唤醒消费者 */        pthread_cond_signal(&cond_con);  /*不会立马signal被阻塞的消费者线程,因为其还要等锁抢回来*/      }      printf("add i: %d n", i);      pthread_mutex_unlock(&mutex);      sleep(rand() % 5 + 1);    }  }    /* 消费者线程 */  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) /* 由满到不满,要告诉生产者,以便将其唤醒 *//*此处,直接signal也可以,我们是为了更加精确*/      {        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
无论是在生产者线程,还是在消费者线程中。标记黄色部分的判断条件必须用while。以生产者线程举例,当i>=CELL时,也就是i满时,此时执行pthread_cond_wait(&cond_cno,&mutex); 该生产者线程被挂起。必须等到消费者线程pthread_cond_signal(&cond_pro); 将其唤醒。但是消费者将其signal还不够,被挂其的生产者线程必须重新拿到锁,才可以被激活。但是,由于在消费者signal的同时,生产者并不能立即抢到锁,所以此时可能i值又改变变为大于等于10了。因此必须用while。不然可能导致i>10。

参与评论