pthread_cond_wait()用法分析

很久沒看APUE，今天一位朋友問道關於一個mutex的問題，又翻到了以前討論過的東西，為了不讓自己忘記，把曾經的東西總結一下。 先大體看下網上很多地方都有的關於pthread_cond_wait()的說明：

 

條件變量           條件變量是利用線程間共享的全局變量進行同步的一種機制，主要包括兩個動作：一個線程等待"條件變量的條件成立"而掛起；另一個線程使"條件成立"（給出條件成立信號）。為了防止競爭，條件變量的使用總是和一個互斥鎖結合在一起。          1．   創建和注銷           條件變量和互斥鎖一樣，都有靜態動態兩種創建方式，靜態方式使用PTHREAD_COND_INITIALIZER常量，如下：        pthread_cond_t   cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER             動態方式調用pthread_cond_init()函數，API定義如下：        int   pthread_cond_init(pthread_cond_t   *cond,   pthread_condattr_t   *cond_attr)            盡管POSIX標准中為條件變量定義了屬性，但在LinuxThreads中沒有實現，因此cond_attr值通常為NULL，且被忽略。           注銷一個條件變量需要調用pthread_cond_destroy()，只有在沒有線程在該條件變量上等待的時候才能注銷這個條件變量，否則返回EBUSY。因為Linux實現的條件變量沒有分配什么資源，所以注銷動作只包括檢查是否有等待線程。API定義如下：       int   pthread_cond_destroy(pthread_cond_t   *cond)             2．   等待和激發         int   pthread_cond_wait(pthread_cond_t   *cond,   pthread_mutex_t   *mutex)      int   pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t   *cond,   pthread_mutex_t   *mutex,   const   struct   timespec   *abstime)                      等待條件有兩種方式：無條件等待pthread_cond_wait()和計時等待pthread_cond_timedwait()，其中計時等待方式如果在給定時刻前條件沒有滿足，則返回ETIMEOUT，結束等待，其中abstime以與time()系統調用相同意義的絕對時間形式出現，0表示格林尼治時間1970年1月1日0時0分0秒。          無論哪種等待方式，都必須和一個互斥鎖配合，以防止多個線程同時請求pthread_cond_wait()（或pthread_cond_timedwait()，下同）的競爭條件（Race   Condition）。mutex互斥鎖必須是普通鎖（PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP）或者適應鎖（PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP），且在調用pthread_cond_wait()前必須由本線程加鎖（pthread_mutex_lock()），而在更新條件等待隊列以前，mutex保持鎖定狀態，並在線程掛起進入等待前解鎖。在條件滿足從而離開pthread_cond_wait()之前，mutex將被重新加鎖，以與進入pthread_cond_wait()前的加鎖動作對應。           激發條件有兩種形式，pthread_cond_signal()激活一個等待該條件的線程，存在多個等待線程時按入隊順序激活其中一個；而pthread_cond_broadcast()則激活所有等待線程。  

 

現在來看一段典型的應用：看注釋即可。

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>

static pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

struct node {
int n_number;
struct node *n_next;
} *head = NULL;

/*[thread_func]*/
static void cleanup_handler(void *arg)
{
    printf("Cleanup handler of second thread./n");
    free(arg);
    (void)pthread_mutex_unlock(&mtx);
}
static void *thread_func(void *arg)
{
    struct node *p = NULL;

    pthread_cleanup_push(cleanup_handler, p);
    while (1) {
    pthread_mutex_lock(&mtx);           //這個mutex主要是用來保證pthread_cond_wait的並發性
    while (head == NULL)   {               //這個while要特別說明一下，單個pthread_cond_wait功能很完善，為何這里要有一個while (head == NULL)呢？因為pthread_cond_wait里的線程可能會被意外喚醒，如果這個時候head != NULL，則不是我們想要的情況。這個時候，應該讓線程繼續進入pthread_cond_wait
        pthread_cond_wait(&cond, &mtx);         // pthread_cond_wait會先解除之前的pthread_mutex_lock鎖定的mtx，然后阻塞在等待對列里休眠，直到再次被喚醒（大多數情況下是等待的條件成立而被喚醒，喚醒后，該進程會先鎖定先pthread_mutex_lock(&mtx);，再讀取資源
                                                //用這個流程是比較清楚的/*block-->unlock-->wait() return-->lock*/
    }
        p = head;
        head = head->n_next;
        printf("Got %d from front of queue/n", p->n_number);
        free(p);
        pthread_mutex_unlock(&mtx);             //臨界區數據操作完畢，釋放互斥鎖
    }
    pthread_cleanup_pop(0);
    return 0;
}

int main(void)
{
    pthread_t tid;
    int i;
    struct node *p;
    pthread_create(&tid, NULL, thread_func, NULL);   //子線程會一直等待資源，類似生產者和消費者，但是這里的消費者可以是多個消費者，而不僅僅支持普通的單個消費者，這個模型雖然簡單，但是很強大
    /*[tx6-main]*/
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        p = malloc(sizeof(struct node));
        p->n_number = i;
        pthread_mutex_lock(&mtx);             //需要操作head這個臨界資源，先加鎖，
        p->n_next = head;
        head = p;
        pthread_cond_signal(&cond);
        pthread_mutex_unlock(&mtx);           //解鎖
        sleep(1);
    }
    printf("thread 1 wanna end the line.So cancel thread 2./n");
    pthread_cancel(tid);             //關於pthread_cancel，有一點額外的說明，它是從外部終止子線程，子線程會在最近的取消點，退出線程，而在我們的代碼里，最近的取消點肯定就是pthread_cond_wait()了。關於取消點的信息，有興趣可以google,這里不多說了
    pthread_join(tid, NULL);
    printf("All done -- exiting/n");
    return 0;
}