互斥锁和条件变量

pthread_cond_wait总和一个互斥锁结合使用。在调用pthread_cond_wait前要先获取锁。pthread_cond_wait函数执行时先自动释放指定的锁，然后等待条件变量的变化。在函数调用返回之前，自动将指定的互斥量重新锁住。

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t * cond);

pthread_cond_signal通过条件变量cond发送消息，若多个消息在等待，它只唤醒一个。pthread_cond_broadcast可以唤醒所有。调用pthread_cond_signal后要立刻释放互斥锁，因为pthread_cond_wait的最后一步是要将指定的互斥量重新锁住，如果pthread_cond_signal之后没有释放互斥锁，pthread_cond_wait仍然要阻塞。

 

无论哪种等待方式，都必须和一个互斥锁配合，以防止多个线程同时请求pthread_cond_wait()（或pthread_cond_timedwait()，下同）的竞争条件（Race   Condition）。mutex互斥锁必须是普通锁（PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP）或者适应锁 （PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP），且在调用pthread_cond_wait()前必须由本线程加锁 （pthread_mutex_lock()），而在更新条件等待队列以前，mutex保持锁定状态，并在线程挂起进入等待前解锁。在条件满足从而离开 pthread_cond_wait()之前，mutex将被重新加锁，以与进入pthread_cond_wait()前的加锁动作对应。  
   
  激发条件有两种形式，pthread_cond_signal()激活一个等待该条件的线程，存在多个等待线程时按入队顺序激活其中一个；而pthread_cond_broadcast()则激活所有等待线程。

下面是另一处说明：给出了函数运行全过程。 为什么在唤醒线程后要重新mutex加锁？

了解 pthread_cond_wait() 的作用非常重要 -- 它是 POSIX 线程信号发送系统的核心，也是最难以理解的部分。

首先，让我们考虑以下情况：线程为查看已链接列表而锁定了互斥对象，然而该列表恰巧是空的。这一特定线程什么也干不了 -- 其设计意图是从列表中除去节点，但是现在却没有节点。因此，它只能：

锁定互斥对象时，线程将调用 pthread_cond_wait(&mycond,&mymutex)。pthread_cond_wait() 调用相当复杂，因此我们每次只执行它的一个操作。

pthread_cond_wait() 所做的第一件事就是同时对互斥对象解锁（于是其它线程可以修改已链接列表），并等待条件 mycond 发生（这样当 pthread_cond_wait() 接收到另一个线程的“信号”时，它将苏醒）。现在互斥对象已被解锁，其它线程可以访问和修改已链接列表，可能还会添加项。 【要求解锁并阻塞是一个原子操作】

此时，pthread_cond_wait() 调用还未返回。对互斥对象解锁会立即发生，但等待条件 mycond 通常是一个阻塞操作，这意味着线程将睡眠，在它苏醒之前不会消耗 CPU 周期。这正是我们期待发生的情况。线程将一直睡眠，直到特定条件发生，在这期间不会发生任何浪费 CPU 时间的繁忙查询。从线程的角度来看，它只是在等待 pthread_cond_wait() 调用返回。

现在继续说明，假设另一个线程（称作“2 号线程”）锁定了 mymutex 并对已链接列表添加了一项。在对互斥对象解锁之后，2 号线程会立即调用函数 pthread_cond_broadcast(&mycond)。此操作之后，2 号线程将使所有等待 mycond 条件变量的线程立即苏醒。这意味着第一个线程（仍处于 pthread_cond_wait() 调用中）现在将苏醒。

（通俗的再描述一下：假设条件1：假设线程1为小明，线程2为小航，互斥对象为玛丽娅，玛丽娅非常忠贞于爱情，她觉得她只能被一个男人追求。假设条件2：线程1锁定互斥对象是为修改已链接列表，比如删除结点等。故事：有一天，小明在大街上看到了玛丽娅的背影觉得她一定是个美女，于是就锁定住了这个女孩，可是当小明追上去看到了玛丽娅的正脸，小明傻眼了，小明内心矛盾，他看上了这窈窕的身材却不满足长满了芝麻的面容，于是调用pthread_cond_wait()放弃对玛丽娅的追求，默默等待（即线程进入睡眠状态被阻塞）着芝麻从玛丽娅的脸上消失后再去追求（调用pthread_cond_wait后解锁互斥对象和线程阻塞是原子操作）。由于小明已经放弃了追求玛丽娅，于是其他人都可以去追求玛丽娅了。哟嗬，由于小航吃饭的本领就是帮女孩子美容养颜，在众多的追求者中脱颖而出很快就把玛丽娅给拿下了。当小航和玛丽娅在一起后，小航每天用中药调理玛丽娅，不久后，玛丽娅脸上的芝麻就烟消云散了，或许你会觉得小航和玛丽娅的幸福生活就应该从此开始并一直继续的，可是往往美好的都事与愿违，小明觉得把玛丽娅美容好了之后生活就缺乏了挑战性，于是他决定放弃玛丽娅就调用了pthread_cond_sigal或者是pthread_cond_brodcast来广播告诉大家，玛丽娅又可以被大家追求了。这个消息传到了小明耳朵里面，小明听说玛丽娅有天使般的脸庞了，掉头就去找玛丽娅，这时其他人虽然也听到了小航和玛丽娅分手的广播消息，但是小航之前就拥有了pthread_cond_wait这张港澳通行证，拥有了强制优先权，所以玛丽娅又被小明给锁定住了，就这样玛丽娅从此就交由小明调教了，直到小明又主动放弃，玛丽娅才又获得新生....）（综上可知：pthread_cond_wait()是解锁互斥对象，等待，重新锁定互斥对象三个对象的合体）
现在，看一下第一个线程发生了什么。您可能会认为在2号线程调用 pthread_cond_broadcast(&mymutex) 之后，1 号线程的 pthread_cond_wait() 会立即返回。不是那样！实际上，pthread_cond_wait()将执行最后一个操作：重新锁定mymutex。一旦 pthread_cond_wait() 锁定了互斥对象，那么它将返回并允许 1 号线程继续执行。那时，它可以马上检查列表，查看它所感兴趣的更改。


来看一个例子（你是否能理解呢?）：

 

In Thread1:

pthread_mutex_lock(&m_mutex);   
pthread_cond_wait(&m_cond,&m_mutex);   
pthread_mutex_unlock(&m_mutex);  

 

In Thread2:

pthread_mutex_lock(&m_mutex);   
pthread_cond_signal(&m_cond);   
pthread_mutex_unlock(&m_mutex);  

 

为什么要与pthread_mutex 一起使用呢？ 这是为了应对 线程1在调用pthread_cond_wait()但线程1还没有进入wait cond的状态的时候，此时线程2调用了 cond_singal 的情况。 如果不用mutex锁的话，这个cond_singal就丢失了。加了锁的情况是，线程2必须等到mutex被释放（也就是 pthread_cod_wait()释放锁并进入wait_cond状态，此时线程2上锁）的时候才能调用cond_singal.

 

pthread_cond_signal即可以放在pthread_mutex_lock和pthread_mutex_unlock之间，也可以放在pthread_mutex_lock和pthread_mutex_unlock之后，但是各有有缺点。

之间：
pthread_mutex_lock
    xxxxxxx
pthread_cond_signal
pthread_mutex_unlock
缺点：在某线程的实现中，会造成等待线程从内核中唤醒（由于cond_signal)然后又回到内核空间（因为cond_wait返回后会有原子加锁的行为），所以一来一回会有性能的问题。但是在LinuxThreads或者NPTL里面，就不会有这个问题，因为在Linux线程中，有两个队列，分别是cond_wait队列和mutex_lock队列，cond_signal只是让线程从cond_wait队列移到mutex_lock队列，而不用返回到用户空间，不会有性能的损耗。
所以在Linux中推荐使用这种模式。

之后：
pthread_mutex_lock
    xxxxxxx
pthread_mutex_unlock
pthread_cond_signal
优点：不会出现之前说的那个潜在的性能损耗，因为在signal之前就已经释放锁了
缺点：如果unlock和signal之前，有个低优先级的线程正在mutex上等待的话，那么这个低优先级的线程就会抢占高优先级的线程（cond_wait的线程)，而这在上面的放中间的模式下是不会出现的。

转载于:https://my.oschina.net/chaenomeles/blog/692704