pthread_cond_wait

本文深入探讨了pthread条件变量的使用,包括pthread_cond_wait和pthread_cond_timedwait函数,展示了如何通过条件变量和互斥锁实现线程间的同步,避免竞争条件,以及通过实例代码演示了线程等待和信号传递的机制。
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)

等待条件有两种方式:
条件等待pthread_cond_wait()和计时等待pthread_cond_timedwait()
其中计时等待方式如果在给定时刻前条件没有满足,则返回ETIMEDOUT,结束等待,其中abstime以与time()系统调用相同意义的绝对时间形式出现,0表示格林尼治时间1970年1月1日0时0分0秒。

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。
现在来看一段典型的应用:看注释即可

#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]*/
 
/*释放节点内存*/
static void cleanup_handler(void*arg) {
    printf("Clean up handler of second thread.\n");
    free(arg);
    (void)pthread_mutex_unlock(&mtx);
}
 
static void *thread_func(void *arg) {
    struct node*p=NULL;
    pthread_cleanup_push(cleanup_handler,p);
 
    pthread_mutex_lock(&mtx);
    //这个mutex_lock主要是用来保护wait等待临界时期的情况,
    //当在wait为放入队列时,这时,已经存在Head条件等待激活
    //的条件,此时可能会漏掉这种处理
    //这个while要特别说明一下,单个pthread_cond_wait功能很完善,
    //为何这里要有一个while(head==NULL)呢?因为pthread_cond_wait
    //里的线程可能会被意外唤醒,如果这个时候head==NULL,
    //则不是我们想要的情况。这个时候,
    //应该让线程继续进入pthread_cond_wait
    while(1) {
        while(head==NULL) {
            pthread_cond_wait(&cond,&mtx);
        }
        //pthread_cond_wait会先解除之前的pthread_mutex_lock锁定的mtx,
        //然后阻塞在等待队列里休眠,直到再次被唤醒
        //(大多数情况下是等待的条件成立而被唤醒,唤醒后,
        //该进程会先锁定先pthread_mutex_lock(&mtx);,
        //再读取资源用这个流程是比较清楚的
        /*block-->unlock-->wait()return-->lock*/
        p=head;
        head=head->n_next;
        printf("Got%dfromfrontofqueue\n",p->n_number);
        free(p);
    }
    pthread_mutex_unlock(&mtx);//临界区数据操作完毕,释放互斥锁
 
    pthread_cleanup_pop(0);
    return 0;
}
 
int main(void) {
    pthread_t tid;
    int i;
    struct node *p;
    pthread_create(&tid,NULL,thread_func,NULL);
    //子线程会一直等待资源,类似生产者和消费者,
    //但是这里的消费者可以是多个消费者,
    //而不仅仅支持普通的单个消费者,这个模型虽然简单,
    //但是很强大
    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这个临界资源,先加锁,
        p->n_next=head;
        head=p;
        pthread_cond_signal(&cond);
        pthread_mutex_unlock(&mtx);//解锁
        sleep(1);
    }
    printf("thread1wannaendthecancelthread2.\n");
    pthread_cancel(tid);
    //关于pthread_cancel,有一点额外的说明,它是从外部终止子线程,
    //子线程会在最近的取消点,退出线程,而在我们的代码里,最近的
    //取消点肯定就是pthread_cond_wait()了。
    pthread_join(tid,NULL);
    printf("Alldone--exiting\n");
    return 0;
}
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