【Linux】＜ 条件变量等待＞解决＜ 线程饥饿问题 ＞——【多线程同步问题】

前言

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一.<同步>概念＆<条件变量>基本概念

• 同步： 在保证数据安全的前提下，让线程能够 按照某种 特定的顺序 访问临界资源 ，从而有效避免 饥饿问题
• 条件变量： 利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制 。 它允许一个或多个线程在某个条件满足时进行等待，并在条件满足时被唤醒
• 注意：条件变量本身不是锁，而是与互斥锁（Mutex）结合使用，以确保线程安全

二.<条件变量等待> 为什么一定需要 <互斥锁 >？

1. 条件等待是线程间同步的一种手段，如果只有一个线程，条件不满足，一直等下去都不会满足，所以 必须要有一个线程通过某些操作，改变共享变量，使原先不满足的条件变得满足 ，并且友好的通知等待在条件变量上的线程。
2. 条件不会无缘无故的突然变得满足了，必然会 牵扯到共享数据的变化 。 所以一定要用互斥锁来保护 。没有互斥锁就无法安全的获取和修改共享数据

三.<条件变量>使用规范

• 等待条件代码

pthread_mutex_lock(&mutex);
while (条件为假）
     {
   
   
     pthread_cond_wait(cond, mutex);
     }
...代码部分
pthread_mutex_unlock(&mutex);

• 给条件发送信号代码

pthread_mutex_lock(&mutex);

...代码部分改动共享资源，条件变为真
pthread_cond_signal(cond);//给条件发送信号代码
pthread_mutex_unlock(&mutex);

四.饥饿问题展示——“直到其他线程改变前，一直处于忙等待”

1.基于【普通队列】的<生产者消费者模型>面临的<线程饥饿问题>

• 我们有这样一个场景：
• 当一个线程 互斥地 访问某个变量时，它可能发现 在其它线程 改变状态 之前，它什么也做不了。
• 例如：在下面的 生产者消费者（普通队列）模型中 ， 一个线程访问 队列 时，发现队列为空，它 只能等待（忙等待） ，直到其它线程将一个节点添加到队列中
• 这种情况就需要用到条件变量