phread_con_wait和pthread_mutex_lock實現的生產者消費者模型

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。

 

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：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>
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.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]*/

/*釋放節點內存*/
static void cleanup_handler(void*arg)
{
    printf("Cleanup handler of second thread.\n");

    struct node *p = *((struct node**)arg);
    while(p)
    {
        struct node* tmp = p->n_next;
        free(p);
        printf("free %p\n", p);
        p = tmp;
    }

    *((struct node **)arg) = NULL;

    (void)pthread_mutex_unlock(&mtx);
}

static void* thread_func(void*arg)
{
    struct node* p = NULL;
    pthread_cleanup_push(cleanup_handler, &head);

    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mtx);
        //這個mutex_lock主要是用來保護wait等待臨界時期的情況，
        //當在wait為放入隊列時，這時，已經存在Head條件等待激活
        //的條件，此時可能會漏掉這種處理
        //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

        while(1)
        {
            while(head==NULL)
            {
                pthread_cond_wait(&cond,&mtx);
            }
            //pthread_cond_wait會先解除之前的pthread_mutex_lock鎖定的mtx，
            //然后阻塞在等待隊列里休眠，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
    for(i=0;i<10;i++)
    {
        p=(struct node*)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);
    }

    p=(struct node*)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_mutex_unlock(&mtx);//解鎖

    printf("thread1 wanna end the cancel thread2.\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。
    pthread_join(tid,NULL);

    printf("All done--exiting\n");

    return 0;
}