操作系统条件变量

条件变量

条件变量是利用线程间共享的"全局变量"进行同步的一种机制,主要包括两个动作:

1、线程等待"条件变量的条件成立"而休眠;

2、等"条件成立"叫醒休眠的线程。

为了防止竞争,条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在一起,一般线程睡入条件变量,伴随着解锁动作,而线程从条件变量醒来时,伴随着加锁动作,如果加锁失败线程进入阻塞状态,而不是睡眠。

// 定义或创建条件变量
pthread_cond_t cond;
​
// 初始化条件变量
int pthread_cond_init (pthread_cond_t* cond,const pthread_condattr_t* attr);
//亦可pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
​
// 使调用线程睡入条件变量cond,同时释放互斥锁mutex
int pthread_cond_wait (pthread_cond_t* cond,pthread_mutex_t* mutex);
​
// 带倒计时的睡眠,时间到了会自动醒来
int pthread_cond_timedwait (pthread_cond_t* cond,
    pthread_mutex_t* mutex,
    const struct timespec* abstime);
​
struct timespec {
    time_t tv_sec;  // Seconds
    long   tv_nsec; // Nanoseconds [0 - 999999999]
};
​
// 从条件变量cond中叫醒一个线程,令其重新获得原先的互斥锁
int pthread_cond_signal (pthread_cond_t* cond);
注意:被唤出的线程此刻将从pthread_cond_wait函数中返回,
但如果该线程无法获得原先的锁,则会继续阻塞在加锁上。
​
// 从条件变量cond中唤醒所有线程
int pthread_cond_broadcast (pthread_cond_t* cond);
​
// 销毁条件变量
int pthread_cond_destroy (pthread_cond_t* cond);

注意:使用互斥锁配合条件变量实现的生产者与消费者模型,能够平衡生产与消费的时间不协调,并且可以最大限度的节约运行资源。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
​
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
​
void* run(void* arg)
{
    int index = 1;
    for(;;)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
​
        if(0 == index % 10)
        {
            printf("任务已完成,即将睡眠!\n");
            pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
        }
​
        printf("index = %d\n",index++);
        sleep(1);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
}
​
int main(int argc,const char* argv[])
{
    pthread_t tid;
    pthread_create(&tid,NULL,run,NULL);
​
    printf("是否叫醒睡眠的线程?");
    for(;;)
    {
        char cmd = getchar();
        if('y' == cmd)
        {
            pthread_cond_signal(&cond);
        }
    }
    pthread_join(tid,NULL);
    return 0;
}

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