条件变量、pthread_cond_init
1.初始化条件变量pthread_cond_init
#include <pthread.h>int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cv,const pthread_condattr_t *cattr);返回值:函数成功返回0;任何其他返回值都表示错误
初始化一个条件变量。当参数cattr为空指针时,函数创建的是一个缺省的条件变量。否则条件变量的属性将由cattr中的属性值来决定。调用 pthread_cond_init函数时,参数cattr为空指针等价于cattr中的属性为缺省属性,只是前者不需要cattr所占用的内存开销。这个函数返回时,条件变量被存放在参数cv指向的内存中。
可以用宏PTHREAD_COND_INITIALIZER来初始化静态定义的条件变量,使其具有缺省属性。这和用pthread_cond_init函数动态分配的效果是一样的。初始化时不进行错误检查。如:
pthread_cond_t cv = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
不能由多个线程同时初始化一个条件变量。当需要重新初始化或释放一个条件变量时,应用程序必须保证这个条件变量未被使用。
2.阻塞在条件变量上pthread_cond_wait
#include <pthread.h>int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cv,pthread_mutex_t *mutex);返回值:函数成功返回0;任何其他返回值都表示错误
函数将解锁mutex参数指向的互斥锁,并使当前线程阻塞在cv参数指向的条件变量上。
被阻塞的线程可以被pthread_cond_signal函数,pthread_cond_broadcast函数唤醒,也可能在被信号中断后被唤醒。
pthread_cond_wait函数的返回并不意味着条件的值一定发生了变化,必须重新检查条件的值。
pthread_cond_wait函数返回时,相应的互斥锁将被当前线程锁定,即使是函数出错返回。
一般一个条件表达式都是在一个互斥锁的保护下被检查。当条件表达式未被满足时,线程将仍然阻塞在这个条件变量上。当另一个线程改变了条件的值并向条件变量发出信号时,等待在这个条件变量上的一个线程或所有线程被唤醒,接着都试图再次占有相应的互斥锁。
阻塞在条件变量上的线程被唤醒以后,直到pthread_cond_wait()函数返回之前条件的值都有可能发生变化。所以函数返回以后,在锁定相应的互斥锁之前,必须重新测试条件值。最好的测试方法是循环调用pthread_cond_wait函数,并把满足条件的表达式置为循环的终止条件。如:
pthread_mutex_lock();while (condition_is_false) pthread_cond_wait();pthread_mutex_unlock();
阻塞在同一个条件变量上的不同线程被释放的次序是不一定的。
注意:pthread_cond_wait()函数是退出点,如果在调用这个函数时,已有一个挂起的退出请求,且线程允许退出,这个线程将被终止并开始执行善后处理函数,而这时和条件变量相关的互斥锁仍将处在锁定状态。
3.解除在条件变量上的阻塞pthread_cond_signal
#include <pthread.h>int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cv);返回值:函数成功返回0;任何其他返回值都表示错误
函数被用来释放被阻塞在指定条件变量上的一个线程。
必须在互斥锁的保护下使用相应的条件变量。否则对条件变量的解锁有可能发生在锁定条件变量之前,从而造成死锁。
唤醒阻塞在条件变量上的所有线程的顺序由调度策略决定,如果线程的调度策略是SCHED_OTHER类型的,系统将根据线程的优先级唤醒线程。
如果没有线程被阻塞在条件变量上,那么调用pthread_cond_signal()将没有作用。
4.阻塞直到指定时间pthread_cond_timedwait
#include <pthread.h>#include <time.h>int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cv,pthread_mutex_t *mp, const structtimespec * abstime);返回值:函数成功返回0;任何其他返回值都表示错误
函数到了一定的时间,即使条件未发生也会解除阻塞。这个时间由参数abstime指定。函数返回时,相应的互斥锁往往是锁定的,即使是函数出错返回。
注意:pthread_cond_timedwait函数也是退出点。
超时时间参数是指一天中的某个时刻。使用举例:
pthread_timestruc_t to;to.tv_sec = time(NULL) + TIMEOUT;to.tv_nsec = 0;
超时返回的错误码是ETIMEDOUT。
5.释放阻塞的所有线程pthread_cond_broadcast
#include <pthread.h>int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cv);返回值:函数成功返回0;任何其他返回值都表示错误
函数唤醒所有被pthread_cond_wait函数阻塞在某个条件变量上的线程,参数cv被用来指定这个条件变量。当没有线程阻塞在这个条件变量上时,pthread_cond_broadcast函数无效。
由于pthread_cond_broadcast函数唤醒所有阻塞在某个条件变量上的线程,这些线程被唤醒后将再次竞争相应的互斥锁,所以必须小心使用pthread_cond_broadcast函数。
6.释放条件变量pthread_cond_destroy
#include <pthread.h>int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cv);返回值:函数成功返回0;任何其他返回值都表示错误
释放条件变量。
注意:条件变量占用的空间并未被释放。
7.唤醒丢失问题
在线程未获得相应的互斥锁时调用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函数可能会引起唤醒丢失问题。
唤醒丢失往往会在下面的情况下发生:
- 一个线程调用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函数;
- 另一个线程正处在测试条件变量和调用pthread_cond_wait函数之间;
- 没有线程正在处在阻塞等待的状态下。
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