Linux多线程之同步

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:[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。