Linux多线程开发-线程同步-条件变量pthread_cond

1、条件变量的概念

一个线程A的执行需要另一个线程B来唤醒，否则A挂起等待。线程B可以产生线程A继续执行的信号。条件变量常用在共享数据状态变化的场景中，例如：生产则和消费者问题。POSIX线程库提供了条件变量这种同步机制。使用条件变量需要联合互斥锁一起使用。

2、如何声明一个条件变量

#include <pthread.h>pthread_cond_t cond;

3、如何初始化一个条件变量

//静态初始化条件变量
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;//动态初始化条件变量
pthread_cond_t cond;
pthread_cond_init(&cond,NULL);//结合互斥锁的条件变量初始化结构变量
typedef struct{pthread_mutex_t mutex;//互斥pthread_cond_t cond;//条件int  value;//变量资源
}mutexcond_t;mutexcond_t mymutexcond = {PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER,PTHREAD_COND_INITIALIZER,0};

静态初始化的条件变量不需要销毁，动态初始化的条件变量需要销毁，销毁函数声明如下：

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

4、如何阻塞含条件变量的线程

线程执行等待条件变量后，将一直阻塞或计时阻塞，两个函数接口：pthread_cond_wait，pthread_cond_timewait。

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t * restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex);int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t * restrict cond,pthread_mutex_t *restrict mutex,const struct timespec *restrict abstime);

关键字：restrict，限制，表明指针修饰的指针是访问一个数据对象的惟一且初始的方式。

pthread_cond_wait传入两个参数，一个条件变量cond指针和一个互斥变量mutex指针。互斥变量的作用是防止多线程同时调用pthread_cond_wait形成竞争。一旦调用cond_wait会临时对cond进行加锁，当条件不满足时，会阻塞并挂起当前等待，内核自动释放mutex锁给其他线程使用当前cond，从而防止多线程在等待同一个cond时，无法充分利用资源。

5、如何唤醒等待条件变量的线程

//只唤醒一个等待条件变量的线程
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);//唤醒所有等待条件变量的线程
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

6、总结用法

条件变量和互斥锁的用法比较绕，总结一下就是。

调用pthread_cond_wait之前，必须给互斥锁上锁pthread_mutex_lock(&mutex)。
一旦执行到pthread_cond_wait，如果没有收到pthead_cond_signal发出的cond信号，pthread_cond_wait会自动解锁，并一直阻塞。
一旦pthread_cond_wait收到pthread_cond_signal发出的cond信号，pthread_cond_wait会自动加锁，因此，条件变量满足后进入临界区，执行结束需要pthread_mutex_unlock(&mutex)解锁。

// 线程1
{pthread_mutex_lock(&mutex);...pthread_cond_signal(&cond);//唤醒等待cond的线程...pthread_mutex_unlock(&mutex);
}// 线程2
{pthread_mutex_lock(&mutex);...pthread_cond_wait(&cond,&mutex);//等待条件变量...pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

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