Linux多线程间同步与互斥---条件变量(Conditoin Variable)
同步和互斥：
前言：线程的最大特点是资源的共享性，但资源共享中的同步问题是多线程编程的难点也是重点。
linux下提供了多种方式来处理线程同步，最常用的是互斥量（mutex）、条件变量(Conditoin Variable)和信号量(Semaphore)。
如果能看到这里，相信都对这三种方式有所了解，在此，我只阐述条件变量这一块最难理解的地方，如果有误区，还请大神不吝指教：
条件变量：
条件变量的作用是用于多线程之间关于共享数据状态变化的通信。
当一个动作需要另外一个动作完成时才能进行，即：
当一个线程的行为依赖于另外一个线程对共享数据状态的改变时，这时候就可以使用条件变量
不理解？我们假设第一种情况：假设没有条件变量：
对于一个生产者消费者问题，消费线程在得知队列中没有产品时，将阻塞自己（就是挂起等待）。生产线程给队列中放入产品，但是没有办法激活消费线程，而消费线程处于阻塞（挂起）状态也没有办法自激活。如果消费线程使用忙等（24小时不间断询问）的方式，通过不断地查询来判断是否有产品将大量的浪费CPU时间。消费线程可以使用睡眠+查询（每隔一段时间）的方式，即发现队列中没有产品时，sleep一段时间，然后再查询。问题是睡眠多长时间？时间太长，实时性不好，时间太短，还是浪费CPU时间。
所以，通过生产线程通过唤醒消费线程时最好的方式。
现在我们考虑一种实现，消费线程在阻塞之前要先解锁（个人想法：这句话的意思是，消费线程已经获得了要访问资源的锁，但是，即使我获得了资源的锁，但是由于条件暂时还不满足，我无法用这个资源，所以我想暂时让出这把锁，让之里的资源暂时为别人所用，所以在挂起前，我需要解锁），同时还要将自己的标识符放入一个地方，以便生产线程通过这个标识符来激活自己。那么问题就来了，由于线程之间是并发/并行的。消费线程可能刚完成解锁的操作，就被生产线程获取到了并开始执行，这时，因为消费线程还未挂起自己，来不及将自己的标识符保存在某个位置，所以生产线程不认为有正在等待的线程（生产线程想告诉消费线程的唯一方式就是认消费线程的标识符）。这时，切换到消费线程后，消费线程将永远的等待下去，虽然队列中有产品，但生产线程也不会告诉消费线程。而生产线程因为队列中有产品可能也一直的等待下去，形成了死锁。
这里死锁的原因很明确，就是因为消费线程在阻塞之前要先解锁解、保存线程标识符、挂起这一系列操作不是原子操作。想要让这一些列的操作成为原子操作，就得引入条件变量，所以不难想到使用条件变量的时候必须要“伴随”一个互斥量。
#include "stdio.h"
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#define Num_CONSUMER 2 //消费者数量
#define Num_PRODUCER 2 //生产者数量
#define C_SLEEP 1 //Consumer
#define P_SLEEP 1 //producer
pthread_t ctid[Num_CONSUMER];//消费者线程 id
pthread_t ptid[Num_PRODUCER];//生产者线程 id
pthread_cond_t notFull,notEmpty;//缓冲有无东西
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; //用于锁住缓冲区
//从 begin 到 end(不含end) 代表产品
//cnt 代表产品数量
//max 代表库房的容量，即最多生产多少产品
int begin = 0,end = 0, cnt = 0, max = 4;
void * Consumer(void * pidx)
{
printf("Consumer thread id %d\n",*((int *)pidx));
while(1)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
while(cnt == 0)
{//当缓冲区空时
pthread_cond_wait(&Empty,&mutex); //等待条件成立
}
printf("consume %d\n",begin);
begin = (begin+1)%max;
cnt--;
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(C_SLEEP);
pthread_cond_signal(&Full); //相当于条件成立后，发出成立信号的一方
}
pthread_exit((void *)0);
}
void * producer(void * pidx)//producer thread idx
{
printf("producer thread id %d\n",*((int *)pidx));
while(1)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
while(cnt == max)//当缓冲区满时
{
pthread_cond_wait(&Full,&mutex);
}
printf("produce %d\n",end);
end = (end+1)%max;
cnt++;
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(P_SLEEP);
pthread_cond_signal(&Empty);
}
pthread_exit((void *)0);
}
int main()
{
int i = 0;
for(i = 0; i < Num_CONSUMER; i++)
{
;int * j = (int *) malloc(sizeof(int));
*j = i;
if(pthread_create(&ctid[i],NULL,Consumer,j) != 0)
{
perror("create Consumer failed\n");
exit(1);
}
}
for(i = 0; i < Num_PRODUCER; i++)
{
int * j = (int *) malloc(sizeof(int));
*j = i;
if(pthread_create(&ptid[i],NULL,producer,j) != 0)
{
perror("create producer failed\n");
exit(1);
}
}
while(1)
{
sleep(10);
}
return 0;
} 
