pthread_cond_wait多线程同步

本文详细解析了pthread_cond_wait在多线程编程中的使用方法及其实现原理,通过示例代码展示了如何利用互斥锁与条件变量实现线程间的同步与通讯。重点讲解了pthread_cond_wait在等待条件满足时的行为及其与互斥锁的配合使用,帮助开发者深入理解多线程环境下资源管理的重要性。

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  pthread_cond_wait的机制比较难里理解,是条件变量中重要的成分。条件变量用于线程间同步,那么    pthread_cond_wait必须和互斥锁同时作用在一个线程里,它同时起到对资源的加锁和解锁


#include<pthread.h>  
 #include<unistd.h>  
 #include<stdio.h>  
 #include<stdlib.h>  
   
 pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;/*初始化互斥锁*/  
 pthread_cond_t  cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;//init cond  
   
 void *thread1(void*);  
 void *thread2(void*);  
   
 int i = 1; //global  
   
 int main(void){  
     pthread_t t_a;  
     pthread_t t_b;//two thread  
   
     pthread_create(&t_a,NULL,thread2,(void*)NULL);  
     pthread_create(&t_b,NULL,thread1,(void*)NULL);//Create thread  
   
     pthread_join(t_b,NULL);//wait a_b thread end  
     pthread_mutex_destroy(&mutex);  
     pthread_cond_destroy(&cond);  
     exit(0);  
 }  
   
 void *thread1(void *junk){  
     for(i = 1;i<= 9; i++){  
         pthread_mutex_lock(&mutex); //互斥锁  
         printf("call thread1 \n");  
         if(i%3 == 0)  
             pthread_cond_signal(&cond); //send sianal to t_b  
         else  
             printf("thread1: %d\n",i);  
         pthread_mutex_unlock(&mutex);  
         sleep(1);  
     }  
 }  
   
 void *thread2(void*junk){  
     while(i < 9)  
     {  
         pthread_mutex_lock(&mutex);  
         printf("call thread2 \n");  
         if(i%3 != 0)  
             pthread_cond_wait(&cond,&mutex); //wait  
         printf("thread2: %d\n",i);  
         pthread_mutex_unlock(&mutex);  
         sleep(1);  
     }  
 }



程序创建了2个新线程使他们同步运行,实现进程t_b打印9以内3的倍数,t_a打印其他的数,程序开始线程t_b不满足条件等待,线程t_a运行使a循环加1并打印。直到i为3的倍数时,线程t_a发送信号通知进程t_b,这时t_b满足条件,打印i值。



示例的解释: 
call thread2:是线程2即t_b首先上锁,即 pthread_mutex_lock(&mutex);锁住了mutex使得此进程执行线程2中的临界区的代码,当执行到45行:if(i%3 != 0),此时i=1,满足此条件,则执行46行: pthread_cond_wait(&cond,&mutex); 这句是关键,pthread_cond_wait(&cond,&mutex)操作有两步,是原子操作:第一 解锁,先解除之前的pthread_mutex_lock锁定的mutex;第二 挂起,阻塞并在等待对列里休眠,即线程2挂起,直到再次被唤醒,唤醒的条件是由pthread_cond_signal(&cond);发出的cond信号来唤醒。 

call thread1:由于pthread_cond_wait已经对线程2解锁,此时另外的线程只有线程1,那么线程1对mutex上锁,若这时有多个线程,那么线程间上锁的顺序和操作系统有关。 

thread1: 1:线程1上锁后执行临界区的代码,当执行到if(i%3 == 0)此时i=1,不满足条件,则pthread_cond_signal(&cond);不被执行,那么线程2仍处于挂起状态,输出thread1: 1后线程1由pthread_mutex_unlock(&mutex);解锁。 

thread1: 2:这时此进程中只有2个线程,线程2处于挂起状态,那么只有线程1,则线程1又对mutex上锁,此时同样执行临界区的代码,而且i=2,不满足条件,pthread_cond_signal(&cond);不被执行,那么线程2仍处于挂起状态,输出thread1: 1后线程1由pthread_mutex_unlock(&mutex);解锁。 

call thread1:同样由线程1上锁,但此时i=3,满足条件pthread_cond_signal(&cond)被执行,那么pthread_cond_signal(&cond)会发出信号,来唤醒处于挂起的线程2。 

thread2: 3:由于pthread_cond_signal唤醒了线程2,即i=3满足条件,pthread_cond_wait(&cond,&mutex);被执行,那么pthread_cond_wait(&cond,&mutex)此时也有一步操作:上锁;即对线程2上锁,此时的pthread_cond_wait(&cond,&mutex)的操作相当与pthread_mutex_lock(&mutex);那么线程2继续执行上锁后的临界区的代码,并由pthread_mutex_unlock(&mutex);对线程2进行解锁。 

剩下的输出原理和上面解释的一样。 

纵观pthread_cond_wait,它的理解不可之把它看作一个简单的wait函数,它里面应该是一族函数,不同的函数在不同的条件下执行,理解pthread_cond_wait的机制可以很好的学习条件变量。

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