前一节中我们讲述了如何使用互斥锁来实现线程间数据的共享和通信，互斥锁一个明显的缺点是它只有两种状态：锁定和非锁定。而条件变量通过允许线程阻塞和等待另一个线程发送信号的方法弥补了互斥锁的不足，它常和互斥锁一起使用。使用时，条件变量被用来阻塞一个线程，当条件不满足时，线程往往解开相应的互斥锁并等待条件发生变化。一旦其它的某个线程改变了条件变量，它将通知相应的条件变量唤醒一个或多个正被此条件变量阻塞的线程。这些线程将重新锁定互斥锁并重新测试条件是否满足。一般说来，条件变量被用来进行线程间的同步。

1. 相关操作

条件变量和互斥锁一样，都有静态动态两种创建方式

静态方式

静态方式使用PTHREAD_COND_INITIALIZER常量，如： pthread_cond_t  cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER

动态方式

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr)

使用 cond_attr 指定的属性初始化条件变量 cond，当 cond_attr为 NULL时，使用缺省的属性。LinuxThreads实现条件变量不支持属性，因此 cond_attr参数实际被忽略。

注销

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond)

注销一个条件变量需要调用pthread_cond_destroy()，只有在没有线程在该条件变量上等待的时候才能注销这个条件变量，否则返回EBUSY。因为Linux实现的条件变量没有分配什么资源，所以注销动作只包括检查是否有等待线程。

2. 等待和激发

等待

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex)

这个函数是POSIX线程信号发送系统的核心，也是最难以理解的部分，过程为：解锁-wait-收到信号-加锁-返回。

设置时间的等待

int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, conststruct timespec *abstime)

pthread_cond_timedwait和 pthread_cond_wait一样，自动解锁互斥量及等待条件变量，但它还限定了等待时间。如果在 abstime指定的时间内 cond未触发，互斥量 mutex被重新加锁，并返回错误 ETIMEDOUT。abstime参数指定一个绝对时间，时间原点与 time和 gettimeofday相同：abstime = 0表示 1970-1- 1 00:00:00 GMT。

pthread_cond_timedwait 函数出错时返回下列错误代码：

ETIMEDOUT   abstime 指定的时间超时时，条件变量未触发

EINTR       pthread_cond_timedwait 被触发中断

激发

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

激发条件有两种形式，pthread_cond_signal()激活一个等待该条件的线程，多个线程阻塞在此条件变量上时，哪一个线程被唤醒是由线程的调度策略所决定的；而pthread_cond_broadcast()则激活所有等待线程，这些线程被唤醒后将再次竞争相应的互斥锁。

要注意的是，必须用保护条件变量的互斥锁来保护激活函数，否则条件满足信号有可能在测试条件和调用pthread_cond_wait()函数之间被发出，从而造成无限制的等待。

二、互斥量与条件变量

问题：从本质上说互斥量就是一把锁，互斥量串行执行，能确保每次只有一个线程访问。互斥量是线程程序必需的工具，但它们并非万能的。例如，如果线程正在轮询等待共享数据内某个条件出现，那会发生什么呢？它可以重复对互斥对象锁定和解锁，每次都会检查共享数据结构，以查找某个值。但这是在浪费时间和资源，而且这种繁忙查询的效率非常低。同样，在每次检查之间让线程短暂地进入睡眠，比如睡眠3s，但是因此线程代码就无法最快作出响应。

问题的解决： 条件变量通过允许线程阻塞和等待另一个线程发送信号的方法弥补了互斥锁的不足，条件变量常和互斥锁一起使用。使用时，条件变量被用来阻塞一个线程，当条件不满足时，线程往往解开相应的互斥锁并等待条件发生变化。一旦其它的某个线程改变了条件变量，它将通知相应的条件变量唤醒一个或多个正被此条件变量阻塞的线程。这些线程将重新锁定互斥锁并重新测试条件是否满足。

三 . 应用  

设有两个共享的变量 x 和 y，通过互斥量 mut 保护，当 x > y 时，条件变量 cond 被触发。

int x,y;

int x,y;

pthread_mutex_t mut = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

等待直到 x > y 的执行流程：

pthread_mutex_lock(&mut);

while (x <= y) {

pthread_cond_wait(&cond, &mut);

}

/* 对 x、y 进行操作 */

pthread_mutex_unlock(&mut);

对 x 和 y 的修改可能导致 x > y，应当触发条件变量：

pthread_mutex_lock(&mut);

/* 修改 x、y */

if (x > y) pthread_cond_broadcast(&cond);

pthread_mutex_unlock(&mut);

如果能够确定最多只有一个等待线程需要被唤醒(例如，如果只有两个线程通过 x、y 通信)，则使用 pthread_cond_signal 比 pthread_cond_broadcast 效率稍高一些。如果不能确定，应当用 pthread_cond_broadcast。

要等待在 5 秒内 x > y，这样处理：

struct timeval now;

struct timespec timeout;

int retcode;

pthread_mutex_lock(&mut);

gettimeofday(&now);

timeout.tv_sec = now.tv_sec + 5;

timeout.tv_nsec = now.tv_usec * 1000;

retcode = 0;

while (x <= y && retcode != ETIMEDOUT) {

retcode = pthread_cond_timedwait(&cond, &mut, &timeout);

}

if (retcode == ETIMEDOUT) {

/* 发生超时 */

} else {

/* 操作 x 和  y */

}

pthread_mutex_unlock(&mut);