条件变量（二）

    条件变量是用来等待某个条件是否成立的等待原语。主要有两个函数：

1、 pthread_cond_signal(&cond) ：用来发送信号，唤醒正在wait()ing的线程。要搞清楚这里所谓唤醒，要知道其实线程中有两个队列cond_wait和mutex_lock。signal的唤醒只是将cond_wait中的一个线程放入mutex_lock中，而不是回到正常工作状态（所以性能损耗可忽略）。代码中一般在调用signal后，紧接着会解锁，此时mutex_lock队列中的阻塞线程获得互斥锁，上锁。

2、 pthread_cond_wait() ：用来等待信号。一般（个人觉得是必须）用while对某个条件进行判断，条件不满足时进入调用pthread_cond_wait()函数。调用wait时先后做了这几个动作：

     解锁-->挂起等待（进入cond_wait，等待signal唤醒）-->被signal唤醒，进入(cond_mutex队列)--重新加锁-

然后进入下一次while循环，判断条件是否还满足。

循环判断的原因如下：两个线程同时调用signal，唤醒两个cond_wait队列中的线程，但是他们存在race condition，两个线程要竞争同一个互斥锁：比如线程1、2竞争，但是线程1竞争到了互斥锁，那么线程2有阻塞了；虽然已经从cond_wait中出来了（并不是从pthread_cond_wait返回）；等到线程1释放锁，线程2持有了锁，此时必须循环再检查条件，因为条件已经被线程2修改了。这就是为什么要用while而不是if的原因。避免wait从队列中出来、条件被别的线程修改了。如果是if就造成了虚假唤醒（suprious wake）。为避免这点，必须醒来后再次判断睡眠条件。

下面是一段简单的多线程代码：

pthread_mutex_t m=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
bool signaled =false;

void waiter()
{
    pthread_mutex_lock(&m);
    while(!signaled)            //一定要是while，而不是if
        pthread_cond_wait(&cond, &m);

    dosomething(x,y,...);
    pthread_mutex_unlock(&m);
}

void signal()
{
    pthread_mutex_lock(&m);
    signaled = true;            //先改变条件，再调用signal
    pthread_cond_signal(&cond);
    pthread_mutex_unlock(&m);
}

至于为什么在被唤醒之后还要再次进行条件判断（即为什么要使用while循环来判断条件），是因为可能有“惊群效应”。有人觉得此处既然是被唤醒的，肯定是满足条件了，其实不然。如果是多个线程都在等待这个条件，而同时只能有一个线程进行处理，此时就必须要再次条件判断，以使只有一个线程进入临界区处理。

至于先改变条件值，再调用pthread_cond_signal是因为如果先调用pthread_cond_signal唤醒pthread_cond_wait线程，而此时还没来得及改变signaled，此时wait线程再次while判断signaled的值，发现条件不满足，再次陷入pthread_cond_wait()。这就叫做事件丢失。我在github上问过陈硕大神https://github.com/chenshuo/recipes/issues/18，问他通知和修改是不是写反了，他说持有锁的情况下这么写是正确的，不会导致事件丢失。代码如下：

void broadcast()
{
    pthread_mutex_lock(&mutex_);
    pthread_cond_broadcast(&cond_);
    signaled_ = true;
    pthread_mutex_unlock(&mutex_);
}

 

从上文可以看出： 
1，pthread_cond_signal在多处理器上可能同时唤醒多个线程，当你只能让一个线程处理某个任务时，其它被唤醒的线程就需要继续 wait,while循环的意义就体现在这里了，而且规范要求pthread_cond_signal至少唤醒一个pthread_cond_wait上的线程，其实有些实现为了简单在单处理器上也会唤醒多个线程. 
2，某些应用，如线程池，pthread_cond_broadcast唤醒全部线程，但我们通常只需要一部分线程去做执行任务，所以其它的线程需要继续wait.所以强烈推荐此处使用while循环. 

       其实说白了很简单，就是pthread_cond_signal()也可能唤醒多个线程，而如果你同时只允许一个线程访问的话，就必须要使用while来进行条件判断，以保证临界区内只有一个线程在处理。