嵌入式（条件变量和线程池）

条件变量
应用场景：生产者消费者问题，是线程同步的一种手段。
必要性：为了实现等待某个资源，让线程休眠。提高运行效率

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

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

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

使用步骤：
初始化：
静态初始化

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

或使用动态初始化

pthread_cond_init(&cond);

生产资源线程：

pthread_mutex_lock(&mutex);
开始产生资源
pthread_cond_sigal(&cond);    //通知一个消费线程
或者
pthread_cond_broadcast(&cond); //广播通知多个消费线程
pthread_mutex_unlock(&mutex);

消费者线程：

pthread_mutex_lock(&mutex);
while （如果没有资源）{   //防止惊群效应
pthread_cond_wait(&cond, &mutex); 
}
有资源了，消费资源
pthread_mutex_unlock(&mutex);  

注意：
1 pthread_cond_wait(&cond, &mutex)，在没有资源等待是是先unlock 休眠，等资源到了，再lock
所以pthread_cond_wait 和 pthread_mutex_lock 必须配对使用。

2 如果pthread_cond_signal或者pthread_cond_broadcast 早于 pthread_cond_wait ，则有可能会丢失信号。
3 pthead_cond_broadcast 信号会被多个线程收到，这叫线程的惊群效应。所以需要加上判断条件while循环。

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

pthread_cond_t  hasTaxi=PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_mutex_t lock  = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

struct taxi{
    struct taxi *next;
    int num;
};

struct taxi *Head=NULL;

void *taxiarv(void *arg){
    printf("taxi arrived thread\n");
    pthread_detach(pthread_self());
    struct taxi *tx;
    int i=1;
    while(1){
        tx = malloc(sizeof(struct taxi));
        tx->num = i++;
        printf("taxi %d comming\n",tx->num);
        pthread_mutex_lock(&lock);
        tx->next = Head;
        Head = tx;
        pthread_cond_signal(&hasTaxi);
        //pthread_cond_broadcast(&hasTaxi);
        pthread_mutex_unlock(&lock);
        sleep(1);
    }
    pthread_exit(0);
}

void *takeTaxi(void *arg){
    printf("take taxi thread\n");
    pthread_detach(pthread_self());
    struct taxi *tx;
    while(1){
        pthread_mutex_lock(&lock);
        while(Head==NULL)
        {
            pthread_cond_wait(&hasTaxi,&lock);
        }
        tx = Head;
        Head=tx->next;
        printf("%d,Take taxi %d\n",(int)arg,tx->num);
        free(tx);
        pthread_mutex_unlock(&lock);
    }
    pthread_exit(0);
}

int main()
{
    pthread_t tid1,tid2,tid3;
    pthread_create(&tid1,NULL,taxiarv,NULL);
    pthread_create(&tid2,NULL,takeTaxi,(void*)1);
    pthread_create(&tid2,NULL,takeTaxi,(void*)2);
    pthread_create(&tid2,NULL,takeTaxi,(void*)3);
    while(1) 
    {
        sleep(1);
    }
}

线程池概念和使用
概念：
通俗的讲就是一个线程的池子，可以循环的完成任务的一组线程集合

必要性：
我们平时创建一个线程，完成某一个任务，等待线程的退出。但当需要创建大量的线程时，假设T1为创建线程时间，T2为在线程任务执行时间，T3为线程销毁时间，当 T1+T3 > T2，这时候就不划算了，使用线程池可以降低频繁创建和销毁线程所带来的开销，任务处理时间比较短的时候这个好处非常显著。

线程池的基本结构：
1 任务队列，存储需要处理的任务，由工作线程来处理这些任务
2 线程池工作线程，它是任务队列任务的消费者，等待新任务的信号

线程池的实现：
1创建线程池的基本结构：
任务队列链表
typedef struct Task;
线程池结构体
typedef struct ThreadPool;
2.线程池的初始化：
pool_init()
{
创建一个线程池结构
实现任务队列互斥锁和条件变量的初始化
创建n个工作线程
}
3.线程池添加任务
pool_add_task
{
判断是否有空闲的工作线程
给任务队列添加一个节点
给工作线程发送信号newtask
}
4.实现工作线程
workThread
{
while(1){
等待newtask任务信号
从任务队列中删除节点
执行任务
}
}
5.线程池的销毁
pool_destory
{
删除任务队列链表所有节点，释放空间
删除所有的互斥锁条件变量
删除线程池，释放空间
}

编译错误：

error: ‘ThreadPool {aka struct ThreadPool}’ has no member named ‘head’

意义：ThreadPool 结构体没有head这个成员。
解决：检查是否拼写错误。

error: too few arguments to function ‘pthread_mutex_init’

意思：pthread_mutex_init这个函数参数少了
解决：检查函数的参数，添加对应的参数

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

#define POOL_NUM 10
typedef struct Task
{
    void *(*func)(void *arg);
    void *arg;
    struct Task *next;
}Task;

typedef struct ThreadPool
{
    pthread_mutex_t taskLock;
    pthread_cond_t newTask;
    pthread_t tid[POOL_NUM];
    Task *queue_head;
    int busywork;
}ThreadPool;

ThreadPool *pool;

void *workThread(void *arg)
{
    while(1)
    {
        pthread_mutex_lock(&pool->taskLock);
        pthread_cond_wait(&pool->newTask,&pool->taskLock);

        Task *ptask = pool->queue_head;
        pool->queue_head = pool->queue_head->next;

        pthread_mutex_unlock(&pool->taskLock);

        ptask->func(ptask->arg);
        pool->busywork--;
    }
}

void *realwork(void *arg)
{
    printf("Finish work %d\n",(int)arg);
}

void pool_add_task(int arg)
{
    Task *newTask;

    pthread_mutex_lock(&pool->taskLock);
    while(pool->busywork>=POOL_NUM)
    {
        pthread_mutex_unlock(&pool->taskLock);
        usleep(10000);
        pthread_mutex_lock(&pool->taskLock);
    }
    pthread_mutex_unlock(&pool->taskLock);
    

    newTask = malloc(sizeof(Task));
    newTask->func =  realwork;
    newTask->arg = arg;
    

    pthread_mutex_lock(&pool->taskLock);
    Task *member = pool->queue_head;
    if(member==NULL)
    {
        pool->queue_head = newTask;
    }
    else
    {
       while(member->next!=NULL)
       {
            member=member->next;
       }
       member->next = newTask;
    }
    pool->busywork++;
    pthread_cond_signal(&pool->newTask);
    pthread_mutex_unlock(&pool->taskLock);

}

void pool_init()
{
    pool = malloc(sizeof(ThreadPool));
    pthread_mutex_init(&pool->taskLock,NULL);
    pthread_cond_init(&pool->newTask,NULL);
    pool->queue_head = NULL;
    pool->busywork=0;

    for(int i=0;i<POOL_NUM;i++)
    {
        pthread_create(&pool->tid[i],NULL,workThread,NULL);
    }
}

void pool_destory(){
    Task *head;
    while(pool->queue_head!=NULL)
    {
        head = pool->queue_head;
        pool->queue_head = pool->queue_head->next;
        free(head);
    }
    pthread_mutex_destroy(&pool->taskLock);
    pthread_cond_destroy(&pool->newTask);
    free(pool);
}
int main(){
   pool_init();
   sleep(20);
   for(int i=1;i<=20;i++)
   {
       pool_add_task(i);
   }
   sleep(5);
   pool_destory();
}

线程的GDB调试：
设置断点
b 行号
运行
run
显示线程
info thread
切换线程
thread id

GDB为特定线程设置断点

break location thread id

GDB设置线程锁，

set scheduler-locking on/off

on：其他线程会暂停。可以单独调试一个线程

b 6 thread 3 第三个线程第六行设断点。