从零开始构建一个Reactor模式的网络库（一） 线程同步Mutex和Condition
最近在学习陈硕大神的muduo库，感觉写的很专业，以及有一些比较“高级”的技巧和设计方式，自己写会比较困难。
于是打算自己写一个简化版本的Reactor模式网络库，就取名叫mini吧，同样只基于Linux平台，不使用boost库，去掉一些比较复杂的部分，只实现比较基本的功能。
写作的过程中，参考了https://github.com/chenshuo/muduo(原始版本的实现)，以及https://github.com/AlexStocks/muduo(去掉boost库的依赖，改用C++11)
就先从用于线程同步的互斥锁和条件变量的封装开始吧，基础部分还会包括一个很简单的日志类、线程封装和简单的线程池。
Linux环境下线程同步的方式有很多，互斥锁、读写锁、自旋锁、条件变量、屏障等都可以作为同步的方式，muduo库使用的是互斥锁+条件变量的方式，原因也很简单，就是简单易用，同时也不失高效性。
为了通用性，使用的都是POSIX的同步原语以及线程实现。
首先是对互斥量的封装：
1 #ifndef MUTEX_H 2 #define MUTEX_H 3 #include <pthread.h> 4 namespace mini 5 { 6 //used as class member 7 class MutexLock 8 { 9 public: 10 MutexLock() 11 { 12 pthread_mutex_init(&mutex_,NULL); 13 } 14 ~MutexLock() 15 { 16 pthread_mutex_destroy(&mutex_); 17 } 18 void lock() 19 { 20 pthread_mutex_lock(&mutex_); 21 } 22 void unlock() 23 { 24 pthread_mutex_unlock(&mutex_); 25 } 26 27 pthread_mutex_t* getPthreadMutex() 28 { 29 return &mutex_; 30 } 31 32 private: 33 pthread_mutex_t mutex_; 34 }; 35 //used as RAII obj 36 class MutexLockGuard 37 { 38 public: 39 MutexLockGuard(MutexLock& mutex) 40 :mutex_(mutex) 41 { 42 mutex_.lock(); 43 } 44 ~MutexLockGuard() 45 { 46 mutex_.unlock(); 47 } 48 49 private: 50 MutexLock& mutex_; 51 }; 52 } 53 54 #endif // MUTEX_H
MutexLock是对pthread_mutex的简单封装，包括初始化、加锁、解锁以及销毁，主要用作类的成员变量（比如Condition类、ThreadPool类等）。
MutexLockGuard是一个RAII类，构造时自动加锁，析构时自动解锁，一般用在整个过程都需要加锁的块内（比如一个作用于临界区的函数），可以避免忘记解锁引起的死锁。
然后是对于条件变量的封装：
1 #ifndef CONDITION_H 2 #define CONDITION_H 3 #include "Mutex.h" 4 #include <pthread.h> 5 namespace mini 6 { 7 class Condition{ 8 public: 9 Condition(MutexLock& mutex) 10 :mutex_(mutex) 11 { 12 pthread_cond_init(&cond_,NULL); 13 } 14 15 ~Condition() 16 { 17 pthread_cond_destroy(&cond_); 18 } 19 20 void wait() 21 { 22 pthread_cond_wait(&cond_,mutex_.getPthreadMutex()); 23 } 24 25 void notify() 26 { 27 pthread_cond_signal(&cond_); 28 } 29 30 void notifyAll() 31 { 32 pthread_cond_broadcast(&cond_); 33 } 34 35 private: 36 MutexLock& mutex_;//reference, not hold 37 pthread_cond_t cond_; 38 }; 39 } 40 41 #endif // CONDITION_H
Condition类是对pthread_cond的封装，因为条件变量本来就要与mutex配合使用，故而持有一个MutexLock的引用，主要操作是lock()、notify()和notifyAll()。
下面通过一个简单的例子来看看这两个类的使用：
1 #include <iostream> 2 #include "Condition.h" 3 #include <unistd.h> 4 5 using namespace std; 6 using namespace mini; 7 8 mini::MutexLock mutex; 9 mini::Condition cond(mutex); 10 11 int count=0; 12 13 14 void* threadFuncAdd(void*) 15 { 16 sleep(1); 17 cout<<"ThreadAdd run!"<<endl; 18 while(count<=1000) 19 count++; 20 cout<<"ThreadAdd finish!"<<endl; 21 cond.notify(); 22 } 23 void* threadFuncPrint(void*) 24 { 25 mutex.lock(); 26 while(count<=1000) 27 { 28 cout<<"ThreadPrint wait!"<<endl; 29 cond.wait(); 30 } 31 32 cout<<"ThreadPrint wake up!"<<endl; 33 } 34 35 36 int main() 37 { 38 //count=0; 39 pthread_t p1,p2; 40 pthread_create(&p1,NULL,threadFuncAdd,NULL); 41 pthread_create(&p2,NULL,threadFuncPrint,NULL); 42 43 sleep(2); 44 45 return 0; 46 }
简单来说，主线程创建了两个线程，一个用来对count进行自加，一个用来等待count值到达100并输出一句话。为了确保print线程会先等待条件，让add线程睡眠了1s。
结果与预期一致，threadprint先进入等待状态，然后threadadd开始执行，并在count自加到1000后，notify() threadprint，threadprint被唤醒。
