操作系统-线程

线程管理

一、线程介绍

• 线程是操作系统能内够进行运算、执行的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
  ​

总结：线程是进程的一部分，是进程内负责执行的单位，进程是由资源单位（内存资源、信号处理方案、文件表）+执行单位组成，默认情况下进程内只有一个线程，但进程可以有多个。

线程的发展简史：
​ 60年代，在操作系统中能拥有资源和独立运行的基本单位是进程。
​ 随着计算机技术的发展，进程出现了很多弊端：
​ 一是由于进程是资源拥有者，创建、撤消与切换存在较大的时间开销，因此需要引入轻型进程；
​ 二是由于对称多处理机出现，可以满足多个运行单位，而多个进程并行开销过大。
​ 因此在80年代，出现了能独立运行的基本单位——线程（Threads）。

线程的调度策略：
​ 线程是独立调度和分派的基本单位，有三种不同的调试策略：

1. 线程可以为操作系统内核调度的内核线程，如Win32线程；
2. 由用户进行自行调度的用户线程，如Linux、UNIX平台的POSIX Thread；
3. 由内核与用户进程进行混合调度，如Windows 7的线程。

多线程适用的范围：
​ 一个进程可以有很多线程，每条线程并行执行不同的任务。
​ 在多核或多CPU，或支持Hyper-threading的CPU上使用多线程程序设计的好处是显而易见，即提高了程序的执行吞吐率。
​ 在单CPU单核的计算机上，使用多线程技术，可以把进程中负责I/O处理、人机交互而常被阻塞的部分与密集计算的部分分开来执行，原因就是线程占用的资源少，被阻塞时不浪费资源。

线程的特点：

1、轻型实体：
​ 线程中的实体基本上不拥有系统资源，只是有一点必不可少的、能保证独立运行的资源。线程的实体包括用于指示被执行指令序列的程序计数器、局部变量、状态参数和返回地址。
​ 线程是动态概念，它的动态特性由线程控制块TCB（Thread Control Block）描述，包括以下信息：

1. 线程状态
2. 当线程不运行时，被保存的现场资源。
3. 一组执行堆栈
4. 存放每个线程的局部变量主存区
5. 访问同一个进程中的主存和其它资源

2、独立调度和分派的基本单位：在多线程OS中，线程是能独立运行的基本单位，因而也是独立调度和分派的基本单位。由于线程很“轻”，故线程的切换非常迅速且开销小（在同一进程中的）。

3、可并发执行：​在一个进程中的多个线程之间，可以并发执行，甚至允许在一个进程中所有线程都能并发执行；同样，不同进程中的线程也能并发执行，充分利用和发挥了CPU与外围设备并行工作的能力。

4、共享进程资源：在同一进程中的各个线程，都可以访问该进程的用户空间，此外，还可以访问进程所拥有的已打开文件、定时器、信号量等，线程可以共享该进程所拥有的资源。所以线程之间互相通信不必调用内核。

二、线程与进程的区别（多进程与多线程）

1、资源：
​ 进程采用虚拟空间+用户态/内核态机制，所以就导致进程与进程之间是互相独立的，各自的资源不可见。
​ 在同一进程中的各个线程都可以共享该进程所拥有的资源。
​ 多进程之间资源是独立的，多线程之间资源是共享的。
2、通信：
​ 由于进程之间是互相独立的，需要使用各种IPC通信机制，保障多个进程协同工作。
​ 同一进程中的各个线程共享该进程所拥有的资源，线程间可以直接读写进程数据段来进行通信，但需要线程同步和互斥手段的辅助，以保证数据的一致性。
​ 多进程之间资源是独立的，所以需要通信，多线程之间资源是共享的，所以需要同步和互斥。
3、调度：无论系统采用什么样的线程调试策略，线程上下文切换都比进程上下文切换要快得多。
4、身份：进程是个资源单位，线程是个执行单位，并且线程是进程的一部分，线程需要进程安身立命，进程也需要线程当牛做马。

三、POSIX线程库

POSIX线程库介绍：

​ POSIX线程（POSIX Threads，常被缩写为pthread）是POSIX的线程标准，定义了创建和操纵线程的一套API。
​ 实现POSIX 线程标准的库常被称作pthread，一般用于Unix-likePOSIX 系统，如Linux、Solaris。但是Microsoft Windows上的实现也存在，例如直接使用Windows API实现的第三方库pthread-w32。

API具体内容：

​ pthread定义了一套C语言的类型、函数与常量，它以pthread.h头文件和一个接口库libpthread.so，gcc和g++编译器没有默认链接该库，需要程序员使用 -l pthread 参数进行手动链接。
​ pthread API中大致共有100个函数调用，全都以pthread_开头，并可以分为四类：

1. 线程管理，如创建线程，等待线程，查询线程状态等。
2. 互斥锁，有创建、摧毁、锁定、解锁、设置属性等操作
3. 条件变量，有创建、摧毁、等待、通知、设置与查询属性等操作
4. 使用了互斥锁的线程间的同步管理。

四、创建线程

/**
 * @thread: 线程ID，输出型参数。
 * @attr: 线程属性，NULL表示缺省属性，如果没有特殊需求，一般写NULL即可
 * @start_routine: 线程入口函数指针，参数和返回值的类型都是void*，启动线程本质上就是调用一个函数，只不过是在一个独立的线程中调用的，函数返回即线程结束
 * @arg: 传递给线程过程函数的参数
 * 返回值: 成功返回0，失败返回错误码，但不会修改全局的错误变量，也就是无法使用perror获取错误原因。    
*/
int pthread_create(pthread_t* thread,
                    const pthread_attr_t* attr,
                    void* (*start_routine) (void*),
                    void* arg); 

注意：

1. restrict: C99引入的编译优化指示符，提高重复解引用同一个指针的效率。
2. 应设法保证在线程过程函数执行期间，其参数所指向的目标持久有效。

五、线程回收

/**
 * 功能: 等待thread参数所标识的线程结束，并回收相关资源，如果thread线程没有结束则阻塞
 * @retval: 获得线程正常结束时的返回值，是输出型的参数，用于获取线程入口函数的返回值。
 * 返回值：成功返回0，失败返回错误码 
 * 从线程过程函数中返回值的方法：
 *	 1、线程过程函数将所需返回的内容放在一块内存中，返回该内存块的首地址，保证这块内存在函数返回，即线程结束，以后依然有效；
 *	 2、若retval参数非NULL，则pthread_join函数将线程入口函数所返回的指针，拷贝到该参数所指向的内存中；
 *	 3、线程入口函数所返回的指针指向text、data、bss内存段的数据，如果指向heap内存段，则还需保证在用过该内存之后释放之。
*/
int pthread_join (pthread_t thread, void** retval);

六、获取线程ID、判断线程ID

/**
 * 功能: 成功返回调用线程的ID，不会失败。
*/
pthread_t pthread_self (void);

/**
 * 功能：若参数t1和t2所标识的线程ID相等，则返回非零，否则返回0。
*/
int pthread_equal (pthread_t t1, pthread_t t2);

注意：某些实现的pthread_t不是unsigned long int类型，可能是结构体类型，无法通过“==”判断其相等性。

七、终止线程

方法1：从线程入口函数中return，主线程除外。

方法2：调用pthread_exit函数。

/**
 * @retval: 和线程过程函数的返回值语义相同。
*/
void pthread_exit(void* retval);

注意：在任何线程中调用exit函数都将终止整个进程。

主线程结束，并不会导致子线程跟着一起结束，它们之间没有必然联系。
但是，主线程如果执行到最后一行，会执行return 0或隐藏的return 0，而在main函数中执行return 0就相当于执行exit(0)，然后当前进程就会结束，有两种方法可以避免这种情况：
方法1：
​ 等待所有子线程结束，主线程再执行return 0;
​ 子线程在一定时间内会结束，则使用pthread_join。
方法2：
​ 立即结束主线程，不要让它执行return 0;
​ 当子线程的结束时间不确定，则使用pthread_exit。
​ 注意：这种情况会产生新的问题，子线程的资源没有办法回收。

八、线程分离

同步方式(非分离状态)：创建线程之后主线程调用pthread_join函数等待其终止，并释放线程资源。
异步方式(分离状态)：无需创建者等待，线程终止后自行释放资源。

/**
 * 功能: 使thread参数所标识的线程进入分离(DETACHED)状态。
 * 返回值: 成功返回0，失败返回错误码。
*/
int pthread_detach (pthread_t thread);

注意：如果若干个子线程需要长时间执行，不知道什么时候能结束，为了避免它父线程陷入无尽的等待，可提前给子线程设置分离状态。

九、取消线程

向发送取消请求：

/**
 * 功能: 该函数只是向线程发出取消请求，并不等待线程终止。
 * 缺省情况下，线程在收到取消请求以后，并不会立即终止，而是仍继续运行，直到其达到某个取消点。
 * 在取消点处，线程检查其自身是否已被取消了，并做出相应动作。
*/
int pthread_cancel (pthread_t thread);

设置可取消状态：

/**
 * 成功返回0，并通过oldstate参数输出原可取消状态(若非NULL)，失败返回错误码。
 * state取值：
 *	PTHREAD_CANCEL_ENABLE  - 接受取消请求(缺省)。
 *  PTHREAD_CANCEL_DISABLE - 忽略取消请求。
 */
int pthread_setcancelstate (int state,int* oldstate);

设置可取消类型：

/**
 * 成功返回0，并通过oldtype参数输出原可取消类型
 * (若非NULL)，失败返回错误码。
 * type取值：
 *  PTHREAD_CANCEL_DEFERRED     - 延迟取消(缺省)。
 *     被取消线程在接收到取消请求之后并不立即响应，
 *      而是一直等到执行了特定的函数(取消点)之后再响应该请求。
 *  PTHREAD_CANCEL_ASYNCHRONOUS - 异步取消。
 *     被取消线程可以在任意时间取消，不是非得遇到取消点才能被取消。
 *     但是操作系统并不能保证这一点。
*/
int pthread_setcanceltype (int type, int* oldtype);

十、线程属性

int pthread_create (pthread_t* restrict thread,
                    const pthread_attr_t* restrict attr,
                    void* (*start_routine) (void*),
                    void* restrict arg);

//创建线程函数的第二个参数即为线程属性，传空指针表示使用缺省属性。
typedef struct {
    // 分离状态
    int detachstate;
       // PTHREAD_CREATE_DETACHED - 分离线程。
       // PTHREAD_CREATE_JOINABLE(缺省) - 可汇合线程。

    // 竞争范围
    int scope;
       // PTHREAD_SCOPE_SYSTEM - 在系统范围内竞争资源（时间片）。
       // PTHREAD_SCOPE_PROCESS(Linux不支持) - 在进程范围内竞争资源。
    

    // 继承特性
    int inheritsched;
       // PTHREAD_INHERIT_SCHED(缺省) - 调度属性自创建者线程继承。
       // PTHREAD_EXPLICIT_SCHED - 调度属性由后面两个成员确定。
    

    // 调度策略
    nt schedpolicy;
        // SCHED_FIFO - 先进先出策略。
            // 没有时间片。
            // 一个FIFO线程会持续运行，直到阻塞或有高优先级线程就绪。
            // 当FIFO线程阻塞时，系统将其移出就绪队列，待其恢复时再加到同优先级就绪队列的末尾。
            // 当FIFO线程被高优先级线程抢占时，它在就绪队列中的位置不变。
            // 因此一旦高优先级线程终止或阻塞，被抢占的FIFO线程将会立即继续运行。
        // SCHED_RR - 轮转策略。
            // 给每个RR线程分配一个时间片，一但RR线程的时间片耗尽，系统即将移到就绪队列的末尾。
        // SCHED_OTHER(缺省) - 普通策略。
            // 静态优先级为0。任何就绪的FIFO线程或RR线程，都会抢占此类线程。    

    // 调度参数
    struct sched_param schedparam;
        // struct sched_param {
        //     int sched_priority; /* 静态优先级 */
        // };
    

    // 栈尾警戒区大小(字节)  缺省一页(4096字节)。
    size_t guardsize;

    // 栈地址
    void* stackaddr;

    // 栈大小(字节)
    size_t stacksize;
} pthread_attr_t;

注意：不要手动读写该结构体，而应调用pthread_attr_set/get函数设置/获取具体属性项。

设置线程属性：

初始化线程属性结构体：

pthread_attr_t attr = {}; // 不要使用这种方式
int pthread_attr_init (pthread_attr_t* attr);

设置具体线程属性项：

int pthread_attr_setdetachstate (pthread_attr_t* attr,int detachstate);
int pthread_attr_setscope (pthread_attr_t* attr,int scope);
int pthread_attr_setinheritsched (pthread_attr_t* attr,int inheritsched);
int pthread_attr_setschedpolicy (pthread_attr_t* attr,int policy);
int pthread_attr_setschedparam (pthread_attr_t* attr,const struct sched_param* param);
int pthread_attr_setguardsize (pthread_attr_t* attr,size_t guardsize);
int pthread_attr_setstackaddr (pthread_attr_t* attr,void* stackaddr);
int pthread_attr_setstacksize (pthread_attr_t* attr,size_t stacksize);
int pthread_attr_setstack (pthread_attr_t* attr,void* stackaddr, size_t stacksize);

以设置好的线程属性结构体为参数创建线程：

int pthread_create (pthread_t* restrict thread,
                    const pthread_attr_t* testrict attr,
                    void* (*start_routine) (void*),
                    void* restrict arg);

销毁线程属性结构体：

int pthread_attr_destroy (pthread_attr_t* attr);

获取线程属性：

获取线程属性结构体：

int pthread_getattr_np (pthread_t thread,pthread_attr_t* attr);

获取具体线程属性项：

int pthread_attr_getdetachstate (pthread_attr_t* attr,int* detachstate);
int pthread_attr_getscope (pthread_attr_t* attr,int* scope);
int pthread_attr_getinheritsched (pthread_attr_t* attr,int* inheritsched);
int pthread_attr_getschedpolicy (pthread_attr_t* attr,int* policy);
int pthread_attr_getschedparam (pthread_attr_t* attr,struct sched_param* param);
int pthread_attr_getguardsize (pthread_attr_t* attr,size_t* guardsize);
int pthread_attr_getstackaddr (pthread_attr_t* attr,void** stackaddr);
int pthread_attr_getstacksize (pthread_attr_t* attr,size_t* stacksize);
int pthread_attr_getstack (pthread_attr_t* attr,void** stackaddr, size_t* stacksize);
// 以上所有函数成功返回0，失败返回错误码。

多线程并不能提高运行速度，反而可能会降低，所以多线程不适合解决运算密集性问题，而是适合解决等待、阻塞的问题，如果使用进程去等待，会浪费大量资源，所以使用更轻量的线程去等待，节约资源。

线程同步

一、线程同步

​ 同步就是协同步调，按预定的先后次序进行运行。如：你说完，我再说。“同”字从字面上容易理解为一起动作，其实不是，“同”字应是指协同、协助、互相配合。
​ 如进程、线程同步，可理解为进程或线程A和B一块配合，A执行到一定程度时要依靠B的某个结果，于是停下来，示意B运行；B依言执行，再将结果给A，A再继续操作。
​ 在多线程编程里面，一些敏感数据不允许被多个线程同时访问，此时就使用同步访问技术，保证数据在任何时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整性。
注意：同一个进程内存的多个线程之间，除了栈内存是独立的，其他资源全部共享。

线程A	线程A
读取
运算	读取
回写	运算
​		 回写

二、互斥锁

/**
 * 功能: 定义并初始化互斥锁
*/  
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

/**
 * 功能: 初始化一互斥锁，会被初始化为非锁定状态
*/    
int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t* mutex,const pthread_mutexattr_t* mutexattr);

/**
 * 功能: 加锁，当互斥锁已经是锁定状态时，调用者会阻塞，直到互斥被解开，当前线程才会加锁成功并返回。
*/
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t* mutex);

/**
 * 功能: 解锁，解锁后等待加锁的线程才能加锁成功。
*/
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t* mutex);

/**
 * 功能: 销毁锁
*/
int pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t* mutex);

/**
 * 功能: 加测试锁，如果不加锁刚立即返回
*/  
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *__mutex)

/**
 * 功能: 倒计时加锁，如果超时还不加上则立即返回。
*/
int pthread_mutex_timedlock(pthread_mutex_t *restrict mutex,
                            const struct timespec *restrict abs_timeout);
struct timespec {
	time_t tv_sec;        /* Seconds.  */
	long int tv_nsec;     /* Nanoseconds.*/ 1秒= 1000000000 纳秒
};

执行流程：

1. 互斥锁被初始化为非锁定状态
2. 线程1调用pthread_mutex_lock函数，立即返回，互斥量呈锁定状态；
3. 线程2调用pthread_mutex_lock函数，阻塞等待；
4. 线程1调用pthread_mutex_unlock函数，互斥量呈非锁定状态；
5. 线程2被唤醒，从pthread_mutex_lock函数中返回，互斥量呈锁定状态

三、读写锁

/**
 * 功能: 定义并初始化读写锁
*/
pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER;

/**
 * 功能: 初始化读写锁
*/
int pthread_rwlock_init(pthread_rwlock_t *restrict rwlock,
                        const pthread_rwlockattr_t *restrict attr);

/**
 * 功能: 加读锁，如果不能加则阻塞等待
*/
int pthread_rwlock_rdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

/**
 * 功能: 加写锁，如果不能加则阻塞等待
*/
int pthread_rwlock_wrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

/**
 * 功能：解读写锁。
*/
int pthread_rwlock_unlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

/**
 * 功能: 尝试加读锁，如果不能加则立即返回
*/  
int pthread_rwlock_tryrdlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

/**
 * 功能: 尝试加写锁，如果不能加则立即返回
*/
int pthread_rwlock_trywrlock(pthread_rwlock_t *rwlock);

/**
 * 功能: 带倒计时加读锁，超时则立即返回
*/
int pthread_rwlock_timedrdlock(pthread_rwlock_t *restrict rwlock,
           const struct timespec *restrict abstime);

/**
 * 功能: 带倒计时加写锁，超时则立即返回
*/  
int pthread_rwlock_timedwrlock(pthread_rwlock_t *restrict rwlock,
           const struct timespec *restrict abstime);

/**
 * 功能: 销毁读写锁
*/
int pthread_rwlock_destroy(pthread_rwlock_t *rwlock);
    

使用读写锁的线程应根据后续的操作进行加锁，如果只对数据进行读取则只加读锁即可，只有对数据进行修改时才应该加写锁，与互斥锁的区别是，它能让只读的线程加上锁，使用原理与文件锁一样。

    线程A		线程B
    读锁		读锁 	OK
    读锁		写锁	NO
    写锁		读锁	NO
    写锁		写锁	NO

四、死锁问题

死锁：多个线程互相等待对方资源，在得到所需要的资源之前都不会释放自己的资源，然后造成循环等待的现象，称为死锁。

死锁产生四大必要条件：

1. 资源互斥
2. 占有且等待
3. 资源不可剥夺
4. 环路等待

以上四个条件缺一不可，只要有一个不满足就不能构成死锁。

如何防止出现死锁：构成死锁的四个条件只有一个不成立，就不会产生死锁了。

1. 破坏互斥条件，让资源能够共享使用(准备多份)。
2. 破坏占有且等待的条件，一次申请完成它所有需要的资源(把所有资源进行打包，用一把锁来代表，拿到这反锁就相当于拿到的所有资源)，资源没有满足前不让它运行，一旦开始运行就一直归它所有， 缺点是系统资源会被浪费。
3. 破坏不可剥夺的条件，当已经占有了一些资源，请求新的资源而获取不到，然后就释放已经获取到的资源，缺点是实现起来比较复杂，释放已经获取到的资源可能会造成前一阶段的工作浪费。
4. 破坏循环等待的条件，采用顺序分配资源的方法，在系统中为资源进行编号，规定线程必须按照编号递增的顺序获取资源，缺点是资源必须相对稳定，这样就限制了资源的增加和减少。

检测死锁的方法：

​ 总体思路：观察+分析
​ 方法1：阅读代码，分析各线程的加锁步骤。
​ 方法2：使用strace追踪程序的执行流程。
​ 方法3：查看日志观察程序的业务执行过程。
​ 方法4：使用gdb调试，查看各线程的执行情况。

1. 把断点打在线程创建完毕后
2. run
3. info threads 查看所有线程
4. thread n 进程指定的线程
5. bt 查看线程堆栈信息
6. 配合s/n单步调试

五、原子操作

​ 所谓的原子操作就是不可被拆分的操作，对于多线程对全局变量进行操作时，就再也不用再线程锁了，和pthread_mutex_t保护作用是一样的，也是线程安全的，有些编译器在使用时需要加-march=i686编译参数。

/**
 * 功能: 以上操作返回的是*ptr的旧值
*/
type __sync_fetch_and_add(type *ptr, type value);	// +
type __sync_fetch_and_sub(type *ptr, type value);	// -
type __sync_fetch_and_and(type *ptr, type value);	// &
type __sync_fetch_and_or(type *ptr, type value);	// |
type __sync_fetch_and_nand(type *ptr, type value);	// ~
type __sync_fetch_and_xor(type *ptr, type value);	// ^

/**
 * 功能: 以上操作返回的是*ptr与value计算后的值
*/
type __sync_add_and_fetch(type *ptr, type value); 	// +
type __sync_sub_and_fetch(type *ptr, type value);	// -
type __sync_and_and_fetch(type *ptr, type value);	// &
type __sync_or_and_fetch(type *ptr, type value);	// |
type __sync_nand_and_fetch(type *ptr, type value);	// ~
type __sync_xor_and_fetch(type *ptr, type value);	// ^

/**
 * 功能: 把value赋值给*ptr,并返回*ptr的旧值
*/
type __sync_lock_test_and_set(type *ptr, type value);

/**
 * 功能: 将*ptr赋值为0
*/
__sync_lock_release(type *ptr);

原子操作的优点：

1. 速度贼快
2. 不会产生死锁

原子操作的缺点：

1. 功能并不通用，有些编译器不支持。
2. type只能是整数相关的类型，浮点型和自定义类型无法使用。

六、生产者与消费者模型

生产者：生产数据的线程，这类的线程负责从用户端、客户端接收数据，然后把数据Push到存储中介。
消费者：负责消耗数据的线程，对生产者线程生产的数据进行（判断、筛选、使用、响应、存储）处理。
存储中介：也叫数据仓库，是生产者线程与消费者线程之间的数据缓冲区，用于平衡二者之间的生产速度与消耗速度不均衡的问题，通过缓冲区隔离生产者和消费者，与二者直连相比，避免相互等待，提高运行效率。

问题1：生产快于消费，缓冲区满，撑死。
解决方法：负责生产的线程通知负责消费的线程全速消费，然后进入休眠。
问题2：消费快于生产，缓冲区空，饿死。
解决方法：负责消费的线程通知负责生产的线程全速生产，然后进入休眠。

七、条件变量

​ 条件变量是利用线程间共享的"全局变量"进行同步的一种机制，主要包括两个动作：

1. 线程等待"条件变量的条件成立"而休眠；
2. 等"条件成立"叫醒休眠的线程。

​ 为了防止竞争，条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在一起，一般线程睡入条件变量，伴随着解锁动作，而线程从条件变量醒来时，伴随着加锁动作，如果加锁失败线程进入阻塞状态，而不是睡眠。

// 定义或创建条件变量
pthread_cond_t cond;

// 初始化条件变量
int pthread_cond_init (pthread_cond_t* cond,const pthread_condattr_t* attr);
//亦可pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

// 使调用线程睡入条件变量cond，同时释放互斥锁mutex
int pthread_cond_wait (pthread_cond_t* cond,pthread_mutex_t* mutex);

// 带倒计时的睡眠，时间到了会自动醒来
int pthread_cond_timedwait (pthread_cond_t* cond,
    pthread_mutex_t* mutex,
    const struct timespec* abstime);

struct timespec {
    time_t tv_sec;  // Seconds
    long   tv_nsec; // Nanoseconds [0 - 999999999]
};

// 从条件变量cond中叫醒一个线程，令其重新获得原先的互斥锁
int pthread_cond_signal (pthread_cond_t* cond);
// 注意：被唤出的线程此刻将从pthread_cond_wait函数中返回，\
但如果该线程无法获得原先的锁，则会继续阻塞在加锁上。


// 从条件变量cond中唤醒所有线程
int pthread_cond_broadcast (pthread_cond_t* cond);

// 销毁条件变量
int pthread_cond_destroy (pthread_cond_t* cond);

注意：使用互斥锁配合条件变量实现的生产者与消费者模型，能够平衡生产与消费的时间不协调，并且可以最大限度的节约运行资源。

八、信号量

多线程使用的信号量：

#include <semaphore.h>
sem_t sem;

/**
 * 功能: 给信号量设置初始值
 * @pshared: 信号量的使用范围
 *   0 线程间使用
 *   nonzero 进程之间使用
*/
int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

/**
 * 功能: 信号量减1操作，如果信号量已经等于0，则阻塞
*/
int sem_wait(sem_t *sem);

/**
 * 功能: 尝试对信号量减1操作，能减返回0成功，不能减返回-1失败，不会阻塞
*/
int sem_trywait(sem_t *sem);

/**
 * 功能: 带倒计时的对信号减1操作，能减返回0成功，不能减超时返回-1失败，阻塞abs_timeout一段时间
*/
int sem_timedwait(sem_t *sem, const struct timespec *abs_timeout);

/**
 * 功能: 对信号量执行加1操作
*/
int sem_post(sem_t *sem);

/**
 * 功能: 获取信号量的值
*/
int sem_getvalue(sem_t *sem, int *sval);

/**
 * 功能: 销毁信号量
*/
int sem_destroy(sem_t *sem);

多进程使用的信号量：

/**
 * 功能: 在内核创建一个信号量对象
 * @name: 信号量的名字
 * @oflag:
 *   O_CREAT	不存在则创建信号量，存在则获取
 *   O_EXCL	如果信号量已经存在，返回失败
 * @mode: 信号量的权限
 * @value: 信号量的初始值
*/
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag,mode_t mode, unsigned int value);

/**
 * 功能: 获取信号，或相关属性
*/
sem_t *sem_open(const char *name, int oflag);

/**
 * 功能: 删除信号量
*/
int sem_unlink(const char *name);