Linux執行緒同步之條件變數

條件變數是執行緒可用的另一種同步機制。條件變數給多執行緒提供了乙個會合的場所。它主要包括兩個動作：乙個執行緒等待「條件變數的條件成立」而掛起；另乙個執行緒使「條件成立」(給出條件成立訊號)。條件變數與互斥量一起使用時，允許執行緒以無競爭的方式等待特定的條件發生。

條件變數本身是互斥量保護的。執行緒在改變條件狀態之前必須首先鎖住互斥量。其他執行緒在獲得互斥量之前不會覺察到這種改變，因為互斥量必須在鎖定以後才能計算條件。

在使用條件變數之前，必須對它進行初始化。由pthread_cond_t資料型別表示的條件變數可以用兩種方式進行初始化，可以把常量pthread_cond_initializer賦給靜態分配的條件變數，但是如果條件變數是動態分配的，則需要使用pthread_cond_init函式對它進行初始化。

在釋放條件變數底層的記憶體空間之前，可以使用pthread_cond_destroy函式對條件變數進行反初始化。

#include int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond,
const pthread_condattr_t *restrict attr);
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
兩個函式的返回值：若成功，返回0；否則，返回錯誤編號

通常情況下，pthread_cond_init函式的attr引數設定為null。

我們使用pthread_cond_wait等待條件變數變為真。pthread_cond_wait函式與pthread_cond_wait函式相似，只是多了乙個超時。超時值指定我們願意等待多長的時間，它通過timespace結構指定，這個時間值是乙個絕對數而不是相對數。如果超時到期時條件還是沒有出現，pthread_coond_timewait將重新獲取互斥量，然後返回錯誤etimeout。

#include int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond,
pthread_mutex_t *restrict mutex);
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *restrict cond,
pthread_mutex_t *restrict mutex,
const struct timespace *restrict tsptr);
兩個函式的返回值：若成功，返回0；否則，返回錯誤編號

有兩個函式可以用於通知執行緒條件已經滿足。pthread_cond_signal函式至少能喚醒乙個等待該條件的執行緒，而pthread_cond_broadcast函式則能喚醒等待該條件的所有執行緒。

#include int pthread_cond_signal(pthread_cont_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
兩個函式的返回值：若成功，返回0；否則，返回錯誤編號

下面，舉乙個在「執行緒池」中經常用到的任務佇列，當我們將乙個任務放入到任務佇列的時候，可以通過條件變數告知等待執行緒，已經有新任務，可以來取任務執行或當某一線程需要取從任務佇列取任務時候，如果任務隊列為空，則執行緒掛起等待條件變數變為真。

檔案mutext.h

#ifndef __mutex_h__
#define __mutex_h__
#include namespace taskqueue
~cmutexlock()
void lock()
void unlock()
pthread_mutex_t *get()
private:
friend class ccondition;
pthread_mutex_t m_mutex;
}; class cmutexlockpart
~cmutexlockpart()
private:
cmutexlock &m_mutexlock;
};}#endif //#ifndef __mutex_h__

檔案condition.h

#ifndef __condition_h__  
#define __condition_h__ 
#include "mutex.h" 
#include class ccondition 
~ccondition() 
void wait() 
bool waitforseconds(int iseconds)
void signal() 
void broadcast() 
private: 
cmutexlock &m_mutexlock; 
pthread_cond_t m_condition; 
}; #endif //#ifndef __condition_h__

檔案taskqueue.h

#ifndef __task_queue_h__
#define __task_queue_h__
#include #include "mutex.h"
#include "condition.h"
namespace taskqueue
~ctaskqueue()
void puttask(const t &task)
t gettask()
t rettask = m_queue.front();
m_queue.pop();
return rettask;
} private:
cmutexlock m_mutexlock;
ccondition m_notempty;
queuem_queue;
};}#endif //#ifndef __task_queue_h__

下面為具體的測試**，該測試**建立了2個執行緒，第乙個執行緒負責每2秒向任務佇列裡面放任務，總共放5個任務；第二個執行緒負責從任務佇列裡取任務，並執行任務，共取5次。

#include #include #include #include "taskqueue.h"
using namespace std;
using namespace taskqueue;
static int g_igettaskcount;
typedef void(*taskfunc)(void);
void task(void)
void *funcputtask(void *parg)
pthread_exit((void *)1);
}void *funcgettask(void *parg)
pthread_exit((void *)2); }
* 我們的例子展示的是條件變數的一種使用方式:當我們將乙個任務放入到任務隊
* 列的時候通過條件變數告知掛起執行緒；在取任務佇列時候，如果任務隊列為空
* 那麼就等待任務的到來。
*/int main(void)
iret = pthread_create(&threadgettaskid, null, funcgettask, &taskqueue);
if (iret != 0)
pthread_join(threadputtaskid, null);
pthread_join(threadgettaskid, null);
return 0;
}

我們執行之後的效果為每2秒列印如下所示：

task count: 1 task count: 2 task count: 3 task count: 4

task count: 5

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