Linux多線程編程(二)
引言
條件變量是利用線程間共享的全局變量進(jìn)行同步的一種機(jī)制,主要包括兩個(gè)動(dòng)作:一個(gè)線程等待條件變量的條件成立而掛起(此時(shí)不再占用cpu);另一個(gè)線程使條件成立(給出條件成立信號(hào))。為了防止競(jìng)爭(zhēng),條件變量的使用總是和一個(gè)互斥鎖結(jié)合在一起。
函數(shù)原型
1. 定義條件變量
#include <pthread.h> /* 定義兩個(gè)條件變量 */ pthread_cond_t cond_pro, cond_con;
2. 初始化和銷(xiāo)毀條件變量
#include <pthread.h> int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr);int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond); /* 初始化條件變量 */ pthread_cond_init(&cond_pro, NULL); pthread_cond_init(&cond_con, NULL); /* 銷(xiāo)毀條件變量 */ pthread_cond_destroy(&cond_pro); pthread_cond_destroy(&cond_pro);
3. 等待和激發(fā)條件
#include <pthread.h> int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex); int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond); /* 等待條件 */ /* 注意:pthread_cond_wait為阻塞函數(shù)。解開(kāi)鎖,再等待。等條件滿足時(shí),需要搶到鎖,才可以被喚醒*/ pthread_cond_wait(&cond_pro,&mutex); /* 激發(fā)條件 */ /* 所有因?yàn)椴粷M足條件的線程都會(huì)阻塞在條件變量cond_pro中的一個(gè)隊(duì)列中 */ /* 以廣播方式,通知所有被阻塞的所有線程 */ pthread_cond_broadcast(&cond_pro); /* 以signal方式,只通知排在最前面的線程 */ pthread_cond_signal(&cond_pro);
代碼
/************************************************************************* > File Name: my_con.c > Author: KrisChou > Mail:zhoujx0219@163.com > Created Time: Tue 26 Aug 2014 10:24:29 AM CST ************************************************************************/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <pthread.h> #include <unistd.h> #define CELL 10 #define FLORE 0 int i = 0; /* 所有線程共享的全局變量,此處假定至多遞增至10,最小減到0 */ pthread_mutex_t mutex; /* 定義互斥鎖 */ pthread_cond_t cond_pro, cond_con; /* 定義兩個(gè)條件變量 */ /* 生產(chǎn)者線程 */ void* pro_handler(void *arg) { pthread_detach(pthread_self()); /* 由系統(tǒng)回收線程資源,而非主線程回收資源 ,此類(lèi)情況主線程是個(gè)服務(wù)器,永久不會(huì)退出 */ while(1) { pthread_mutex_lock(&mutex); while(i >= CELL) { pthread_cond_wait(&cond_pro,&mutex); /* continue是輪詢,此處是阻塞 */ /* 把鎖放開(kāi)再等 ,第一個(gè)參數(shù)是結(jié)構(gòu)體指針,其中有成員存放被阻塞的函數(shù) */ /*不占cpu*/ /* 不滿足條件時(shí)才會(huì)等 ,需要?jiǎng)e人告訴它,才能喚醒它*//* 當(dāng)它返回時(shí),鎖也要回來(lái)了*/ } i++; if(i == 1) { /* 由空到不空,喚醒消費(fèi)者 */ pthread_cond_signal(&cond_con); /*不會(huì)立馬signal被阻塞的消費(fèi)者線程,因?yàn)槠溥€要等鎖搶回來(lái)*/ } printf("add i: %d \n", i); pthread_mutex_unlock(&mutex); sleep(rand() % 5 + 1); } } /* 消費(fèi)者線程 */ void* con_handler(void *arg) { pthread_detach(pthread_self()); while(1) { pthread_mutex_lock(&mutex); while(i <= FLORE) { pthread_cond_wait(&cond_cno,&mutex); } i--; if(i == 9) /* 由滿到不滿,要告訴生產(chǎn)者,以便將其喚醒 *//*此處,直接signal也可以,我們是為了更加精確*/ { pthread_cond_signal(&cond_pro); } printf("con i: %d \n", i); pthread_mutex_unlock(&mutex); sleep(rand() % 5 + 1); } } int main(int argc, char *argv[]) // exe +num -num { srand(getpid()); int con_cnt, pro_cnt; pro_cnt = atoi(argv[1]); con_cnt = atoi(argv[2]); pthread_mutex_init(&mutex,NULL); pthread_cond_init(&cond_pro,NULL); pthread_cond_init(&cond_con,NULL); pthread_t *arr = (pthread_t*)calloc(con_cnt + pro_cnt , sizeof(pthread_t)); int index = 0; while(pro_cnt > 0) { pthread_create(arr + index, NULL, pro_handler, NULL); index++; pro_cnt--; } while(con_cnt > 0) { pthread_create(arr + index, NULL, con_handler, NULL); index++; con_cnt--; } while(1); pthread_mutex_destroy(&mutex); pthread_cond_destroy(&cond_pro); pthread_cond_destroy(&cond_con); return 0; }
注意
無(wú)論是在生產(chǎn)者線程,還是在消費(fèi)者線程中。標(biāo)記黃色部分的判斷條件必須用while。以生產(chǎn)者線程舉例,當(dāng)i>=CELL時(shí),也就是i滿時(shí),此時(shí)執(zhí)行pthread_cond_wait(&cond_cno,&mutex); 該生產(chǎn)者線程被掛起。必須等到消費(fèi)者線程pthread_cond_signal(&cond_pro); 將其喚醒。但是消費(fèi)者將其signal還不夠,被掛其的生產(chǎn)者線程必須重新拿到鎖,才可以被激活。但是,由于在消費(fèi)者signal的同時(shí),生產(chǎn)者并不能立即搶到鎖,所以此時(shí)可能i值又改變變?yōu)榇笥诘扔?0了。因此必須用while。不然可能導(dǎo)致i>10。
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