【互斥锁和条件变量】何时互斥锁不够，还需要条件变量?
互斥锁的缺点是它只有两种状态：锁定和非锁定。而条件变量通过允许线程阻塞和等待另一个线程发送信号的方法弥补了互斥锁的不足。条件变量的内部实质上是一个等待队列，放置等待（阻塞）的线程，线程在条件变量上等待和通知，互斥锁用来保护等待队列（因为所有的线程都可以放入等待队列，所以等待队列成为了一个共享的资源，需要被上锁保护），因此条件变量通常和互斥锁一起使用。
条件变量允许线程等待特定条件（判断条件一般由用户自己给出）发生，当条件不满足时，线程通常先进入阻塞状态，等待条件发生变化。一旦其他的某个线程改变了条件，就可以唤醒等待队列中的一个或多个阻塞的线程。
原文和用法实例：https://blog.csdn.net/zjwson/article/details/65627638
http://www.blogjava.net/fhtdy2004/archive/2009/07/05/285519.html
很显然，pthread中的条件变量与Java中的wait,notify类似
假设有共享的资源sum,与之相关联的mutex 是lock_s.假设每个线程对sum的操作很简单的,与sum的状态无关,比如只是sum++.那么只用mutex足够了.程序员只要确保每个线程操作前,取得lock,然后sum++,再unlock即可.每个线程的代码将像这样add()
{
pthread_mutex_lock(lock_s);
sum++;
pthread_mutex_unlock(lock_s);
}
如果操作比较复杂,假设线程t0,t1,t2的操作是sum++,而线程t3则是在sum到达100的时候,打印出一条信息,并对sum清零.这种情况下,如果只用mutex, 则t3需要一个循环,每个循环里先取得lock_s,然后检查sum的状态,如果sum>=100,则打印并清零,然后unlock.如果sum<100,则unlock,并sleep()本线程合适的一段时间.
这个时候,t0,t1,t2的代码不变,t3的代码如下
print()
{
while (1)
{
pthread_mutex_lock(lock_s);
if(sum<100)
{
printf(“sum reach 100!”);
pthread_mutex_unlock(lock_s);
}
else
{
pthread_mutex_unlock(lock_s);
my_thread_sleep(100);
return OK;
}
}
}
这种办法有两个问题
1) sum在大多数情况下不会到达100,那么对t3的代码来说,大多数情况下,走的是else分支,只是lock和unlock,然后sleep().这浪费了CPU处理时间.
2) 为了节省CPU处理时间,t3会在探测到sum没到达100的时候sleep()一段时间.这样却又带来另外一个问题,亦即t3响应速度下降.可能在sum到达200的时候,t3才会醒过来.
3) 这样,程序员在设置sleep()时间的时候陷入两难境地,设置得太短了节省不了资源,太长了又降低响应速度.真是难办啊!
这个时候,condition variable内裤外穿,从天而降,拯救了焦头烂额的你.
你首先定义一个condition variable.
pthread_cond_t cond_sum_ready=PTHREAD_COND_INITIALIZER;
t0,t1,t2的代码只要后面加两行,像这样
add()
{
pthread_mutex_lock(lock_s);
sum++;
pthread_mutex_unlock(lock_s);
if(sum>=100)
pthread_cond_signal(&cond_sum_ready);
}
而t3的代码则是
print
{
pthread_mutex_lock(lock_s);
while(sum<100)
pthread_cond_wait(&cond_sum_ready, &lock_s);
printf(“sum is over 100!”);
sum=0;
pthread_mutex_unlock(lock_s);
return OK;
}
注意两点:
1) 在thread_cond_wait()之前,必须先lock相关联的mutex, 因为假如目标条件未满足,pthread_cond_wait()实际上会unlock该mutex, 然后block,在目标条件满足后再重新lock该mutex, 然后返回.--这点非常重要
2) 为什么是while(sum<100),而不是if(sum<100) ?这是因为在pthread_cond_signal()和pthread_cond_wait()返回之间,有时间差,假设在这个时间差内,还有另外一个线程t4又把sum减少到100以下了,那么t3在pthread_cond_wait()返回之后,显然应该再检查一遍sum的大小.这就是用while的用意
pthread_cond_wait() 用于阻塞当前线程，等待别的线程使用pthread_cond_signal()或pthread_cond_broadcast来唤醒它。
pthread_cond_wait() 必须与pthread_mutex_lock() 配套使用。pthread_cond_wait()函数一进入wait状态就会自动release mutex。当其他线程通过pthread_cond_signal()或pthread_cond_broadcast，把该线程唤醒，使pthread_cond_wait()通过（返回）时，该线程又自动获得该mutex。
pthread_cond_signal()必须和pthread_mutex_unlock(lock_s) 配套使用，在发送信号或者广播之前，一定要先unlock mutex，因为阻塞在条件变量上的线程被唤醒的时候，要对mutex加锁，如果该线程被唤醒，而此时通知线程仍然锁住互斥锁，泽被唤醒线程立刻阻塞在互斥锁上。
