聊聊Linux线程的条件变量

聊聊Linux线程的条件变量

条件变量用于同步线程，具体怎么同步的呢，往下看

条件变量相关函数

#include 
int pthread_cond_init(pthread_cond_t* cond, const pthread_condattr_t* condattr); 	//初始化条件变量
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t* cond); 	//销毁条件变量
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t* cond, pthread_mutex_t* mutex); 	//等待条件变量
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t* cond); 		//唤醒一个等待该条件变量的线程
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t* cond); 	//唤醒所有等待该条件变量的线程

pthread_cond_init，pthread_cond_destroy不多做解释了。

pthread_cond_wait

pthread_cond_wait按顺序完成以下几步：

1. 将当前线程加入condval的等待队列
2. 释放mutex（解锁）
3. 阻塞等待信号发生
4. 捕获到信号后唤醒线程
5. 获取mutex（加锁）

其中步骤2失败的话会立刻唤醒线程，返回错误码，步骤5加锁失败返回错误码。
调用pthread_cond_wait前需要先对mutex加锁，一个原因是因为步骤2，另外一个原因后面看。

pthread_cond_signal和pthread_cond_broadcast

pthread_cond_signal和pthread_cond_broadcast都用来唤醒condval等待队列中的线程，前者只唤醒一个线程，后者唤醒队列中的所有线程。这两个函数调用前一般都需要获取mutex以对条件进行更改，这正是pthread_cond_wait调用前必须获取mutex的第二个原因，以防止在将线程放入等待队列过程中条件发生变化。

经典应用

一个经典的例子是生产者消费者问题，一个生产线程负责往消息队列里添加数据，多个消费线程负责从消息队列获取数据消费。生产线程获取到锁后往消息队列加数据（条件改变），再释放锁，调用pthread_cond_signal通知消费线程条件改变。其中一个线程收到信号后开始处理数据。代码就不写了。

网文观点验证

看到网上有些文章说pthread_cond_signal发出后，所有的等待线程都会收到信号，由于捕获到信号后还需要加锁，所以只有一个线程抢到了mutex，其他线程被阻塞在上面的步骤5，是不是这样呢？看下面的严重代码

#include 
#include 
#include 
#include 

//全局互斥锁和条件变量
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;

// 每个工作线程要做的事情就是等待条件变量改变
void* work_thread(void* arg)
{
	int index = *(int*)arg + 1;
	while (1)
	{
		//抢夺互斥锁
		pthread_mutex_lock(&mutex);
		//成功抢夺 阻塞自己 释放锁 等待信号发生
		printf("thread %d grib mutexn", index);
		pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
		//信号来了 被我抢到了  加个打印炫耀下 接着释放锁
		printf("thread %d grib condvaln", index);
		pthread_mutex_unlock(&mutex);
		sleep(1);
	}
}

int main()
{
	pthread_t pthreads[5];
	//初始化互斥锁与条件变量
	pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
	pthread_cond_init(&cond, NULL);
	//创建工作线程
	for (int i = 0; i < 5; ++i)
	{
		pthread_create(&pthreads[i], NULL, work_thread, (void*)&i);
		//这里sleep是为了每个线程能正确接收到参数值
		sleep(1);
	}
	//等待2s  然后主线程开始定时发信号 让工作线程去抢
	sleep(7);
	while (1)
	{
		printf("main thread send signaln");
		pthread_cond_signal(&cond);
		sleep(4);
	}

	pthread_exit(0);
	return 0;
}

下面是一段时间的输出

按照上面的说法当一个工作线程抢到信号，再释放锁之后应该马上会有另一个工作线程从之前的步骤5中解脱出来，即从pthread_cond_wait返回，然而从上面的输出看出并非如此，“thread xx grib condval”输出都是在一个send signal之后。所以其他线程还是阻塞在步骤3而不是5。