條件變數之虛假喚醒

2021-08-15 23:51:27 字數 1859 閱讀 7152

接下來,給出 pthread_cond_wait 和 pthread_cond_signal 的偽**(參考man pthread_cond_signal)。語句後面的編號代表時間上的執行順序。

pthread_cond_wait(mutex, cond)  

else

pthread_mutex_lock(mutex); /* 13 */

}pthread_cond_signal(cond)

pthread_mutex_unlock(cond->mutex); /* 9 */

}

對於一般情況,wait 完成進入等待佇列的情況比較簡單,就不考慮了。我們考慮在釋放互斥鎖後,進入 wait 等待佇列前的情況:

假設只有兩個執行緒 a 和 b

執行緒 a 執行完語句 2 後正在嘗試進入等待佇列(已經解鎖但是尚未阻塞),即期望執行語句 10 以及後面的進入等待佇列. 同時執行緒 b 正在執行 pthread_cond_signal 中的語句 3 到語句 9. 此時等待隊列為空,所以 if (cond->waiter) 條件不成立。

另外條件也發生了改變(cond->value++),執行緒 b 完成了 pthread_signal 返回後,執行緒 a 執行語句 10,因為條件已經成立,所以執行緒 a 不會進入等待佇列直接返回。巨集觀上看起來,好像就是從「等待佇列」中被喚醒一樣。

pthread_cond_wait 被分解成了三步,其中 a1 和 a2 是一次執行完的。這兩個步驟是原子的。

而實際上,pthread_cond_wait 的實現應該像本文上面的偽**,即阻塞不是必須的,能給人一種錯覺就夠了。

再次回顧一下前文所述:

如果執行緒 a 在釋放鎖後(語句 a1),執行語句 a2 的即將要阻塞的時候,執行緒 b 此時呼叫 pthread_cond_signal 或者 pthread_cond_broadcast ,感覺就好像即將要被阻塞的執行緒 a 已經阻塞過一樣。

現在你應該理解了所謂的「原子」是怎麼做的了吧。

英文術語叫 spurious wakeup。

在前一篇文章中說,pthread_cond_signal 可以喚醒佇列中的乙個執行緒,而實際上,它也可能喚醒不止乙個執行緒。

man 手冊做此解釋::

在多核系統中,要避免 pthread_cond_signal 喚醒超過乙個以上的執行緒,似乎是不可能的。

繼續使用前面使用的偽**。

假設只有三個執行緒 a 、b 和 c

執行緒 a 執行完語句 2 後正在嘗試進入等待佇列(已經解鎖但是尚未阻塞),即期望執行語句 10 以及後面的進入等待佇列. 同時執行緒 b 正在執行 pthread_cond_signal 中的語句 3 到語句 9. 另一方面,執行緒 c 正處於等待佇列中。

和第 1 節中不一樣的是,語句 5if(cond->waiter)成立,因為佇列中有執行緒 c。因此 pthread_cond_signal 會喚醒執行緒 c。而執行緒 a 也會因為if(value == cond->value)直接執行語句13. 記住,此時的 a 是喚醒狀態,不是位於等待佇列中。

一旦執行緒 c 釋放鎖後,執行緒 a 就返回,然而此時,條件可能已經不成立(比如條件被程 c 更改),故出現虛假喚醒的狀態。

pthread_mutex_lock(&lock);

while(finished == 0)

pthread_mutex_unlock(&lock);

切記,這裡不要使用if,而是while!!! 目的在於防止虛假喚醒——spurious wakeup.

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