Linux 条件变量

一、什么是条件变量

    与互斥锁不同,条件变量是用来等待而不是用来上锁的。条件变量用来自动阻塞一个线程,直到某特殊情况发生为止。通常条件变量和互斥锁同时使用。

    条件变量使我们可以睡眠等待某种条件出现。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:一个线程等待"条件变量的条件成立"而挂起;另一个线程使"条件成立"(给出条件成立信号)。

条件的检测是在互斥锁的保护下进行的。如果一个条件为假,一个线程自动阻塞,并释放等待状态改变的互斥锁。如果另一个线程改变了条件,它发信号给关联的条件变量,唤醒一个或多个等待它的线程,重新获得互斥锁,重新评价条件。如果两进程共享可读写的内存,条件变量可以被用来实现这两进程间的线程同步。

    使用条件变量之前要先进行初始化。可以在单个语句中生成和初始化一个条件变量如:

pthread_cond_t my_condition=PTHREAD_COND_INITIALIZER;(用于进程间线程的通信)。

也可以利用函数pthread_cond_init动态初始化。

二、条件变量函数

名称:

pthread_cond_init

目标:

条件变量初始化

头文件:

#include < pthread.h>

函数原形:

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, const pthread_condattr_t *attr);

参数:

cond  条件变量

attr  条件变量属性

返回值:

成功返回0,出错返回错误编号。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pthread_cond_init函数可以用来初始化一个条件变量。他使用变量attr所指定的属性来初始化一个条件变量,如果参数attr为空,那么它将使用缺省的属性来设置所指定的条件变量。

 

名称:

pthread_cond_destroy

目标:

条件变量摧毁

头文件:

#include < pthread.h>

函数原形:

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

参数:

cond  条件变量

 

 

 

 

 

 

 

 

pthread_cond_destroy函数可以用来摧毁所指定的条件变量,同时将会释放所给它分配的资源。调用该函数的进程也并不要求等待在参数所指定的条件变量上。

 

名称:

pthread_cond_wait/pthread_cond_timedwait

目标:

条件变量等待

头文件:

#include < pthread.h>

函数原形:

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex);

int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t mytex,const struct timespec *abstime);

参数:

cond 条件变量

mutex 互斥锁

返回值:

成功返回0,出错返回错误编号。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第一个参数*cond是指向一个条件变量的指针。第二个参数*mutex则是对相关的互斥锁的指针。函数pthread_cond_timedwait函数类型与函数pthread_cond_wait,区别在于,如果达到或是超过所引用的参数*abstime,它将结束并返回错误ETIME.pthread_cond_timedwait函数的参数*abstime指向一个timespec结构。该结构如下:

 

typedef struct timespec{

    time_t tv_sec;

    long tv_nsex;

}timespec_t;

 

名称:

pthread_cond_signal/pthread_cond_broadcast

目标:

条件变量通知

头文件:

#include < pthread.h>

函数原形:

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

参数:

cond 条件变量

返回值:

成功返回0,出错返回错误编号。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

参数*cond是对类型为pthread_cond_t 的一个条件变量的指针。当调用pthread_cond_signal时一个在相同条件变量上阻塞的线程将被解锁。如果同时有多个线程阻塞,则由调度策略确定接收通知的线程。如果调用pthread_cond_broadcast,则将通知阻塞在这个条件变量上的所有线程。一旦被唤醒,线程仍然会要求互斥锁。如果当前没有线程等待通知,则上面两种调用实际上成为一个空操作。如果参数*cond指向非法地址,则返回值EINVAL

 #include <pthread.h>

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;/*初始化互斥锁*/
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;/*初始化条件变量*/

void *thread1(void *);
void *thread2(void *);

int i=1;
int main(void)
{
    pthread_t t_a;
    pthread_t t_b;


    pthread_create(&t_a,NULL,thread1,(void *)NULL);/*创建进程t_a*/
    pthread_create(&t_b,NULL,thread2,(void *)NULL); /*创建进程t_b*/
    pthread_join(t_b, NULL);/*等待进程t_b结束*/
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond);
    exit(0);
}

void *thread1(void *junk)
{
    for(i=1;i<=9;i++) 
    {
      pthread_mutex_lock(&mutex);/*锁住互斥量*/
       if(i%3==0)
       pthread_cond_signal(&cond);/*条件改变,发送信号,通知t_b进程*/
       else 
       printf("thead1:%d\n",i);
       pthread_mutex_unlock(&mutex);/*解锁互斥量*/
sleep(1);
}
}

void *thread2(void *junk)
{
    while(i<9)
    {
      pthread_mutex_lock(&mutex);
if(i%3!=0)
         pthread_cond_wait(&cond,&mutex);/*等待*/
      printf("thread2:%d\n",i);
      pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(1);
}
}

程序创建了2个新线程使他们同步运行,实现进程t_b打印10以内3的倍数,t_a打印其他的数,程序开始线程t_b不满足条件等待,线程t_a运行使a循环加1并打印。直到i3的倍数时,线程t_a发送信号通知进程t_b,这时t_b满足条件,打印i值。

 

下面是运行结果:

#gcc –-lpthread –-o cond cond.c

#./cond

thread1:1

thread1:2

thread2:3

thread1:4

thread1:5

thread2:6

thread1:7

thread1:8

thread2:9

 

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