多執行緒程式設計 互斥鎖 條件變數 關卡的使用例項

之前的文章已經回顧了多執行緒同步的6種方式，這裡就互斥鎖和條件變數的配合使用，以及關卡的使用舉個栗子。

以牛客網上迅雷的一道面試題為例。

1. 題目

編寫乙個程式，開啟3個執行緒，這3個執行緒的id分別為a、b、c。

每個執行緒將自己的id在螢幕上列印10遍，要求輸出結果必須按abc的順序顯示；如：abcabc….依次遞推。

2. 實現思路

3. 一些執行緒函式原型

4. **實現- 使用pthread_join()

#include 

#include 
#include 
pthread_t a, b, c;                                      //執行緒id
pthread_mutex_t lock = pthread_mutex_initializer;       //互斥鎖，條件變數對資源的互斥訪問
pthread_cond_t condition = pthread_cond_initializer;    //條件變數
int flag = 0;                                           //把執行緒阻塞在條件變數的條件，全域性變數
void *printthread1(void *arg);
void *printthread2(void *arg);
void *printthread3(void *arg);
int main()
//條件置位讓執行緒1開始執行
flag = 1;
if ((res = pthread_create(&b, null, printthread2, null)) != 0)
if ((res = pthread_create(&c, null, printthread3, null)) != 0)
//等待各個子執行緒結束
pthread_join(a, null);
pthread_join(b, null);
pthread_join(c, null);
//釋放記憶體之前銷毀互斥鎖和條件變數
pthread_mutex_destroy(&lock);
pthread_cond_destroy(&condition);
return0;}
void *printthread1(void *arg)
return
null;            //或return ((void *)0);
}void *printthread2(void *arg)
return
null;
}void *printthread3(void *arg)
return
null;
}

說明：

[1] 互斥鎖和條件變數靜態建立，因此可以選擇靜態初始化（賦值）或者動態初始化（函式）的方式

[2] 之前將條件置位語句flag = 1放在了建立完執行緒之後，發現有的時候能正常執行輸出，有的時候又完全沒有反應。問題在於執行緒建立之後，執行哪乙個是隨機的，如果不是執行緒1條件在等待，則不會繼續執行。

[3] pthread_join()對不同函式的等待沒有先後順序，所以pthread_join(a, null)，pthread_join(b, null)，pthread_join(c, null)誰在前誰在後都沒有關係。

[4] int i, j, k的定義放到了各個執行緒中而不是作為全域性變數，因為執行緒執行起來後直至執行結束才會退出，因此可作為區域性變數。

4. **實現- 使用關卡barriers

#include 

#include 
#include 
pthread_t a, b, c;                                      //執行緒id
pthread_mutex_t lock = pthread_mutex_initializer;       //互斥鎖，條件變數對資源的互斥訪問
pthread_cond_t condition = pthread_cond_initializer;    //條件變數
pthread_barrier_t barrier;                              //關卡
int flag = 0;                                           //把執行緒阻塞在條件變數的條件，全域性變數
void *printthread1(void *arg);
void *printthread2(void *arg);
void *printthread3(void *arg);
int main()
//條件置位讓執行緒1開始執行
flag = 1;
if ((res = pthread_create(&b, null, printthread2, null)) != 0)
if ((res = pthread_create(&c, null, printthread3, null)) != 0)
//設定執行緒關卡，每個執行緒執行到關卡均等待
pthread_barrier_wait(&barrier);
//釋放記憶體之前銷毀互斥鎖和條件變數
pthread_mutex_destroy(&lock);
pthread_cond_destroy(&condition);
pthread_barrier_destroy(&barrier);
return0;}
void *printthread1(void *arg)
pthread_barrier_wait(&barrier);
return null;
}void *printthread2(void *arg)
pthread_barrier_wait(&barrier);
return null;
}void *printthread3(void *arg)
pthread_barrier_wait(&barrier);
return null;
}

pthread_cond_wait()函式說明：

[1] 搶占到互斥鎖並執行到條件if (flag != 1)之後，執行緒阻塞在條件變數

[2] pthread_cond_wait()內部會解鎖，然後等待條件變數被其他執行緒啟用

[3] 被啟用後會再自動加鎖（在其他執行緒釋放互斥鎖之後）

[4] 並重新判斷條件變數阻塞條件是否成立，成立重新掛起，不成立則繼續往下執行

acknowledgements:

2017.08.31

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