深入Phtread(三)：线程的同步-Condition Variables

继续昨天的线程同步，条件变量（Condition Variables）是用于线程间，通信共享数据状态改变的机制。

简介

    当线程互斥地访问一些共享的状态时，往往会有些线程需要等到这些状态改变后才应该继续执行。如：有一个共享的队列，一个线程往队列里面插入数据，另一个线程从队列中取数据，当队列为空的时候，后者应该等待队列里面有值才能取数据。而共享数据（队列）应该用mutex来保护，为了检查共享数据的状态（队列是否为空），线程必须先锁定mutex，然后检查，最后解锁mutex。
 
    问题出来了：当另外一个线程B锁定mutex后，往队列里面插入了一个值，B并不知道A在等着它往队列里面放入一个值。，线程A（等待状态改变）一直在运行，线程B可能已经检查过队列是空的，并不知道队列里已经有值了，所以一直阻塞着自己。为了解决这样的问题引入了条件变量机制。线程B等待于一个条件变量，当线程A插入了一个值后，signal或broadcast这个条件变量，通知线程B状态已改变，A发现条件变量被signaled了，就继续执行。就这样，当一个线程改变共享数据状态后，可以及时通知那些等待于该状态的线程。图示下：
 

    中间的矩形代表条件变量，当线程线位于矩形内，表示线程等待该条件变量。位于中心线下下方，则表示signal了该条件变量。
    开始线程1 signal 了条件变量，由于没有其他线程等待于该条件变量，所以没什么效果。然后，线程1和线程2先后等待该条件变量，过了一会，线程3 signal了条件变量，线程3的信号解除了线程1的阻塞。然后，线程3等待该条件变量。最后线程1 broadcast了该条件变量，同时解除了等待于条件变量的线程1和线程2。
 


条件变量的创建和销毁

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);
 
和互斥量一样，可以动态创建和静态创建。
静态创建：条件变量声明为extern或static变量时。
例程：
 
动态创建：一般情况下，条件变量要和它的判定条件定义在一起，此时若包含该条件变量的数据动态创建了，则条件变量也需要动态创建，不过记得不用时用pthread_cond_destroy销毁。
 
例程：
 

等待条件变量

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);
 
    条件变量与互斥量一起使用，调用pthread_cond_wait或pthread_cond_timedwait时，记得在前面锁定mutex，尽可能多的判断判定条件。上面提到的两个等待条件变量的函数，显示解锁mutex，然后阻塞线程等待状态改变，等待的条件变量signaled后，锁定mutex，返回。记着，这两个函数返回时，mutex一定是锁定的。
 
多个条件变量可以共享一个互斥变量，相反则不成立。
 
例程：

唤醒等待条件变量的线程

 
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t* cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t* cond);
 
    一但有线程由于某些判定条件（predicate）没满足，等待条件变量。我们就有必要当条件满足时，发送信号去唤醒这些线程。
    注意：broadcast通常很容易被认为是signal的通用版，其实不能这样理解，准确一点应该说，signal是broadcast的优化版。具体区别不大，但signal效率较broadcast高些。但你不确信有几个线程等待条件变量时用broadcast（When in doubt, broadcast!）。
 
例程：
posted @ 2011-05-01 19:42  hnrainll  阅读(534)  评论(0)  编辑  收藏  举报