Linux 多執行緒程式設計（三）

繼續昨天的執行緒同步，條件變數（condition variables）是用於執行緒間，通訊共享資料狀態改變的機制。

簡介條件變數的建立和銷毀

等待條件變數

喚醒等待條件變數的執行緒

簡介當執行緒互斥地訪問一些共享的狀態時，往往會有些執行緒需要等到這些狀態改變後才應該繼續執行。如：有乙個共享的佇列，乙個執行緒往佇列裡面插入資料，另乙個執行緒從佇列中取資料，當隊列為空的時候，後者應該等待佇列裡面有值才能取資料。而共享資料（佇列）應該用mutex來保護，為了檢查共享資料的狀態（佇列是否為空），執行緒必須先鎖定mutex，然後檢查，最後解鎖mutex。

問題出來了：當另外乙個執行緒b鎖定mutex後，往佇列裡面插入了乙個值，b並不知道a在等著它往佇列裡面放入乙個值。執行緒a（等待狀態改變）一直在執行，執行緒a可能已經檢查過佇列是空的，並不知道佇列裡已經有值了，所以一直阻塞著自己。為了解決這樣的問題引入了條件變數機制。執行緒a等待於乙個條件變數，當執行緒b插入了乙個值後，signal或broadcast這個條件變數，通知執行緒a狀態已改變，a發現條件變數被signaled 了，就繼續執行。就這樣，當乙個執行緒改變共享資料狀態後，可以及時通知那些等待於該狀態的執行緒。圖示下：

中間的矩形代表條件變數，當執行緒線位於矩形內，表示執行緒等待該條件變數。位於中心線下下方，則表示signal了該條件變數。處於低谷電平的屬於等待狀態，高電平的屬於執行狀態

開始執行緒1 signal 了條件變數，由於沒有其他執行緒等待於該條件變數，所以沒什麼效果。然後，執行緒1和執行緒2先後等待該條件變數，過了一會，執行緒3 signal了條件變數，執行緒3的訊號解除了執行緒1的阻塞。然後，執行緒3等待該條件變數。最後執行緒1 broadcast了該條件變數，同時解除了等待於條件變數的執行緒1和執行緒2。???

條件變數的建立和銷毀

pthread_cond_t cond = pthread_cond_initializer;

int pthread_cond_init(pthread_cond_t* cond, pthread_condattr_t* condattr);

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t* cond);

和互斥量一樣，可以動態建立和靜態建立。

靜態建立：條件變數宣告為extern或static變數時。

例程：#include

#include "error.h"

typedef struct my_struct_tag my_struct_t;

my_struct_t data = my_struct_t;

int main()

等待條件變數

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t* cond, pthread_mutex_t* mutex);

int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t* cond, pthread_mutex_t* mutex, struct timespec* expiration);

條件變數與互斥量一起使用，呼叫pthread_cond_wait或pthread_cond_timedwait時，記得在前面鎖定mutex，盡可能多的判斷判定條件。上面提到的兩個等待條件變數的函式，顯示解鎖mutex，然後阻塞執行緒等待狀態改變，等待的條件變數 signaled後，鎖定mutex，返回。記著，這兩個函式返回時，mutex一定是鎖定的。

多個條件變數可以共享乙個互斥變數，相反則不成立。

例程：

#include

#include "error.h"

#include

typedef struct my_struct_tag

my_struct_t;

my_struct_t data = ;

int hibernation = 1;

void* wait_thread(void* arg)

int main(int argc, char* argv)

if(data.value != 0)

printf("condition wa signaled!\n");

status = pthread_mutex_unlock(&data.mutex);

if(status != 0)

error_abort(status, "unlock mutex"); }

喚醒等待條件變數的執行緒

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t* cond);

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t* cond);

一但有執行緒由於某些判定條件（predicate）沒滿足，等待條件變數。我們就有必要當條件滿足時，傳送訊號去喚醒這些執行緒。

注意：broadcast通常很容易被認為是signal的通用版，其實不能這樣理解，準確一點應該說，signal是 broadcast的優化版。具體區別不大，但signal效率較broadcast高些。但你不確信有幾個執行緒等待條件變數時用 broadcast（when in doubt, broadcast!）。

例程：

#include "error.h"

#include

typedef struct alarm_tag

alarm_t;

pthread_mutex_t alarm_mutex = pthread_mutex_initializer;

pthread_cond_t alarm_cond = pthread_cond_initializer;

alarm_t* alarm_list = null;

time_t current_alarm = 0;

/*** alarm_mutex need to be locked

*/void alarm_insert(alarm_t* alarm)

last = &next->link;

next = next->link;

}if(next == null)

/*for test: output the list*/

printf("[list: ");

for(next = alarm_list; next != null; next = next->link)

printf("]\n");

if(current_alarm ==0 || alarm->time < current_alarm)

}void* alarm_thread(void* arg)

alarm = alarm_list;

alarm_list = alarm->link;

now = time(null);

expired = 0;

if(alarm->time > now)

}if(!expired)

alarm_insert(alarm);

}else

expired = 1;

if(expired)

status = pthread_mutex_unlock(&alarm_mutex);

if(status != 0)

error_abort(status, "unlock mutex");

}return 0;

}int main()

status = pthread_mutex_lock(&alarm_mutex);

if(status != 0)

error_abort(status, "pthread mutex locking..");

alarm->time = time(null) + alarm->seconds;

/* insert into list*/

alarm_insert(alarm);

status = pthread_mutex_unlock(&alarm_mutex);

if(status != 0)

error_abort(status, "pthread mutex unlocking...");

}return 0;

}

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