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條件變量(Condtion Variable)是在多線程程序中用來實現“等待->喚醒”邏輯常用的方法。舉個簡單的例子，應用程序A中包含兩個線程t1和t2。t1需要在 bool變量test_cond為true時才能繼續執行，而test_cond的值是由t2來改變的，這種情況下，如何來寫程序呢？可供選擇的方案有兩 種：
- 第一種是t1定時的去輪詢變量test_cond，如果test_cond為false，則繼續休眠；如果test_cond為true，則開始執行。
- 第二種就是上面提到的條件變量，t1在test_cond為false時調用cond_wait進行等待，t2在改變test_cond的值后，調用cond_signal，喚醒在等待中的t1，告訴t1 test_cond的值變了，這樣t1便可繼續往下執行。
很明顯，上面兩種方案中，第二種方案是比較優的。在第一種方案中，在每次輪詢時，如果t1休眠的時間比較短，會導致cpu浪費很厲害；如果t1休眠的時間 比較長，又會導致應用邏輯處理不夠及時，致使應用程序性能下降。第二種方案就是為了解決輪詢的弊端而生的。然而條件變量在使用的過程中，比較容易出錯，如 何用得不正確的話，會適得其反的，接下來，我將詳細分析如何來使用條件變量，希望能夠給在使用條件變量過程中遇到問題的朋友有所幫助。
在開始介紹之前，需要說明一下，在接下來的介紹中，需要用到互斥鎖和條件變量相關的內容，在這里我以linux下的pthread_mutex_t為互斥 鎖類型，pthread_cond_t為條件變量類型來進行介紹，對pthread不熟的朋友，可以參考一下linux下的manual。
1. 下面是把剛開始舉的例子翻譯后的程序：
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pthread_mutex_t mutex; ///< 互斥鎖 pthread_cond_t cond; ///< 條件變量 bool test_cond = false; /// TODO 初始化mutex和cond /// thread 1: pthread_mutex_lock(&mutex); ///< 1 while (!test_cond) { pthread_cond_wait(&cond, &mutex); ///< 2,3 } pthread_mutex_unlock(&mutex); ///< 4 RunThread1Func(); /// thread 2: pthread_mutex_lock(&mutex); ///< 5 test_cond = true; pthread_cond_signal(&cond); pthread_mutex_unlock(&mutex); ///< 6 /// TODO 銷毀mutex和cond |
通過上面的例子，下面我來介紹一下條件變量在使用過程中需要注意的幾點（也是比較容易出錯的）：
（1）條件變量的使用過程中，最為關鍵的一點是互斥鎖的使用。細心的朋友應該發現了，我在上面的例子中標了1、2、3、4、5、6個標號。在這里1、4、 5、6都是正常的lock/unlock，2、3是需要特別說明的。2是進入pthread_cond_wait后 的，pthread_cond_wait調的pthread_mutex_unlock，這樣做的目的是為了保證在thread1阻塞wait 后，thread2獲取同一把鎖mutex的時候，能夠正常獲取（即5，6）。3是thread1被喚醒后，要退出pthead_cond_wait之 前，pthread_cond_wait調的pthread_mutex_lock，這樣做的目的是為了把mutex的控制權還給調用 pthread_cond_wait的線程（即thread1）。整理一下基本的時序為：
1 2 3 |
thread 1 lock->thread 1 wait-> thread 1 unlock(in wait) ->thread 2 lock->thread 2 signal->thread 2 unlock ->thread 1 lock(in wait)->thread 1 unlock |
（2）條件變量使用的過程中，通常會加一個bool或者int的值test_cond來配合使用。這里需要注意的一點是一定要在signal之前來 改變test_cond，這樣才能保證wait的線程被喚醒后，能夠取到正確的test_cond的值，否則后果是不可預測的。