【C/C++多執行緒程式設計之八】pthread條件變數

Love_Hulidear發表於2014-05-03
C++執行緒程式設計thread變數

多執行緒程式設計之條件變數


     Pthread是 POSIX threads 的簡稱，是POSIX的執行緒標準。
        互斥機制，包括互斥量【C/C++多執行緒程式設計之六】pthread互斥量，訊號量【C/C++多執行緒程式設計之七】pthread訊號量，互斥能很好的處理共享資源訪問的協調問題，是多執行緒同步必不可少的機制。互斥機制也有其缺陷，當執行緒在等待共享資源滿足某個條件，互斥機制下，必須不斷地加鎖和解鎖，其間查詢共享資源是否滿足條件，這將帶來巨大的消耗。
        此時，需要新的機制來解決這個問題。

       1.條件變數機制：

        條件變數機制彌補了互斥機制的缺陷，允許一個執行緒向另一個執行緒傳送訊號（這意味著共享資源某種條件滿足時，可以通過某個執行緒發訊號的方式通知等待的執行緒），允許阻塞等待執行緒（當執行緒等待共享資源某個條件時，可讓該執行緒阻塞，等待其他執行緒傳送訊號通知）。
        條件變數機制在處理等待共享資源滿足某個條件問題時，具有非常高的效率，且空間消耗相比互斥機制也有優勢。
    
        2.條件變數與互斥量：

       條件變數機制，所有等待一個條件變數的執行緒會形成一個佇列，這個佇列顯然是全域性的共享佇列。當執行緒進入等待狀態，將執行緒新增到佇列就需要使用互斥量，防止多個執行緒同時使用pthread_cond_wait，在呼叫pthread_cond_wait前加鎖互斥量，進入阻塞前解鎖互斥量。這也解釋了pthread_cond_wait函式引數需要互斥量。

        3.條件變數基本函式：
         #include <semaphore.h>
初始化條件變數：
        int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr) ;
        該函式第一個引數為條件變數指標，第二個引數為條件變數屬性指標（一般設為NULL）。該函式按照條件變數屬性對條件變數程式初始化。
無條件等待：
        int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
        該函式第一個引數為條件變數指標，第二個為互斥量指標。該函式呼叫前，需本執行緒加鎖互斥量，加鎖狀態的時間內函式完成執行緒加入等待佇列操作 ，執行緒進入等待前函式解鎖互斥量。在滿足條件離開pthread_cond_wait函式之前重新獲得互斥量並加鎖，因此，本執行緒之後需要再次解鎖互斥量。
通知一個執行緒：
        int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
        該函式的引數為條件變數指標。該函式向佇列第一個等待執行緒傳送訊號，解除這個執行緒的阻塞狀態。
通知所有執行緒：
        int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
        該函式的引數為條件變數指標。該函式想佇列所有等待執行緒傳送訊號，解除這些執行緒的阻塞狀態。
銷燬條件變數：
        int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
        該函式銷燬條件變數。

        4.牛刀小試：
         共享資源i，執行緒1對i進行無限加1操作，並輸出所有非5倍數的i值。當i的值為5的倍數時，通過條件變數機制，通知執行緒2，執行緒2輸出此時的i值。
#include 
#include 
#include 
#include 
#pragma comment(lib, "pthreadVC2.lib")     //必須加上這句
pthread_t t1;           //pthread_t變數t1，用於獲取執行緒1的ID
pthread_t t2;           //pthread_t變數t2，用於獲取執行緒2的ID       
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
int i=0;                //共享資源
void * child1(void *arg)
{
	while(1)
	{
		pthread_mutex_lock(&mutex);
		i++;
		if(i%5==0)
		{
			pthread_cond_signal(&cond);
		}
		else
		{
			printf("我是執行緒  1  列印的數都非5的倍數:  %d \n",i);
		}
		pthread_mutex_unlock(&mutex);
		Sleep(1000);
	}
}      
void *child2(void *arg)
{
    while(1)
	{
		pthread_mutex_lock(&mutex);
		pthread_cond_wait(&cond,&mutex);       //獲得訊號之前，會重新獲得互斥鎖
		printf("我是執行緒  2  列印5的倍數:  %d \n",i);
		pthread_mutex_unlock(&mutex);          //需要在此處釋放互斥鎖
		Sleep(1000);
	}
}
int main(void)
{
       
        pthread_cond_init(&cond,NULL);
		pthread_mutex_init(&mutex,NULL); 
        pthread_create(&t1,NULL,child1,NULL);
        pthread_create(&t2,NULL,child2,NULL);
        Sleep(100000000);
       
}
             



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