线程编程常见API简介（下）

 

一、概述

      本节将继续说明有关线程编程常用 API 的使用方法，主要说一下与线程条件变量及线程信号通知的 API。通过这些 API 可以实现线程之间的同步及通信机制。

 

二、线程条件变量 API

 1）初始化/销毁线程条件变量：pthread_cond_init/pthread_cond_destroy；在 acl 库中相应的 API 为 acl_pthread_cond_init/acl_pthread_cond_destroy。

/**
 * 用线程条件变量属性初始化线程条件变量对象
 * @param cond {pthread_cond_t*} 线程条件变量对象
 * @param attr {const pthread_condattr_t*} 条件变量属性，用来设置线程
 *    条件变量的属性，该参数可以由 pthread_condattr_init/pthread_condattr_destroy 初始化和销毁；该参数可以设为 NULL
 * @return {int} 返回 0 表示成功，否则出错，错误号可以用 strerror 打印
 */
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, const pthread_condattr_t *attr);

/**
 * 销毁线程条件变量对象通过 pthread_cond_init 分配的资源
 * @param cond {pthread_cond_t*} 线程条件变量对象
 * @return {int} 返回 0 表示成功，否则出错
 */
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

 

 2）等待线程条件变量被其它线程通知：pthread_cond_wait/pthread_cond_timedwait，在 acl 库中对应的 API 为 acl_pthread_cond_wait/acl_pthread_cond_timedwait。

/**
 * 线程阻塞在线程条件变量直至该线程条件变量被通知，在等待状态，该线程不会
 * 拥有线程锁；当线程条件变量被通知时，该线程首先会对线程锁加锁，然后返回
 * 给调用者，即当该 API 返回时，当前线程已经拥有了其中的线程锁
 * @param cond {pthread_cond_t*} 线程条件变量对象
 * @param mutex {pthread_mutex_t*} 与线程条件变量配合使用的线程锁
 * @return {int} 返回 0 表示阻塞当前线程的线程条件变量被其它线程通知，同
 *   时当前线程获得相应的线程锁；否则，表示出错，出错原因一般是输入的参数非法
 */
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t  *mutex);

/**
 * 当前线程阻塞在线程条件变量上，直到该条件变量被其它线程通知或设定的等待
 * 超时时间到达，该 API 相比 pthread_cond_wait 多出一个等待超时时间
 * @param cond {pthread_cond_t*} 线程条件变量对象
 * @param mutex {pthread_mutex_t*} 与线程条件变量配合使用的线程锁
 * @param abstime {const struct timespec*} 超时时间截，当时间超过该
 *    时间截后，即使线程条件变量未被通知，该 API 也会返回
 * @return {int} 返回 0 表示阻塞当前线程的线程条件变量被其它线程通知，同
 *   时当前线程获得相应的线程锁；否则，如果返回值为 ETIMEDOUT（在 acl 库
 *   中表示为 ACL_ETIMEDOUT）则表示该 API 是因为超时才返回的，同时会将
 *   线程锁加锁，当为其它返回值时一般是因为输入参数非法导致
 */
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime);

        上面两个等待线程条件变量的 API中，pthread_cond_timedwait 对于设计半驻留式线程非常有用，象 acl 库中的半驻留式线程池就用到了它。

 

 3）通知阻塞在线程条件变量上的线程：pthread_cond_signal/pthread_cond_broadcast，在 acl 库中相应表现形式为：acl_pthread_cond_signal/acl_pthread_cond_broadcast。

/**
 * 唤醒阻塞在某个线程条件变量上的一个线程
 * @param cond {pthread_cond_t*} 线程条件变量对象
 * @return {int} 返回 0 表示成功，否则表示出错
 */
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

/**
 * 唤醒阻塞在某个线程条件变量上的所有线程，当所有阻塞在线程条件变量上的
 * 所有线程被唤醒后，会首先抢占参数中输入的线程锁（有可能是同一个线程锁，
 * 也有可能不是），在获得那个线程锁后那些被唤醒的线程才会返回
 * @param cond {pthread_cond_t*} 线程条件变量对象
 * @return {int} 返回 0 表示成功通知所有阻塞在线程条件变量上的线程，否则
 *    表示出错
 */
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

 

三、示例

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <pthread.h>

/* 快速初始化线程锁和线程条件变量 */
static pthread_mutex_t __mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
static pthread_cond_t __cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

static void *thread_waiting(void* arg)
{
	(void) arg;
	printf("thread: %ld waiting ...\r\n", pthread_self());

	/* 阻塞在线程条件变量上， */
	assert(pthread_cond_wait(__cond, __mutex) == 0);

	/* 该线程被唤醒，同时拥有了线程锁 __mutex */
	printf("thread: %ld wakeup by other thread\r\n", pthread_self());
	return NULL;
}

int main(void)
{
	pthread_t tid;

	/* 创建阻塞在线程条件变量上的子线程 */
	assert(pthread_create(&tid, NULL, thread_waiting, NULL) == 0);
	sleep(10);  /* 主线程休息 10 秒 */

	/* 唤醒阻塞在线程条件变量上的子线程 */
	assert(pthread_cond_signal(__cond) == 0);

	/* 接管子线程的退出状态 */
	assert(pthread_join(&tid) == 0);

	return 0;
}

       该例子非常简单，用户可以在自己的程序中灵活使用这些 API。

 

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acl 库下载：https://sourceforge.net/projects/acl/

github: https://github.com/acl-dev/acl