POSIX多線程--條件變量

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POSIX多線程--條件變量  

2011-12-28 20:33:46|  分類： 網絡|字號 訂閱

一、什麼是條件變量

       與互斥鎖不同，條件變量是用來等待而不是用來上鎖的。條件變量用來自動阻塞一個線程，直到某特殊情況發生爲止。通常條件變量和互斥鎖同時使用。

       條件變量使我們可以睡眠等待某種條件出現。

條件的檢測是在互斥鎖的保護下進行的。如果一個條件爲假，一個線程自動阻塞，並釋放等待狀態改變的互斥鎖。如果另一個線程改變了條件，它發信號給關聯的條件 變量，喚醒一個或多個等待它的線程，重新獲得互斥鎖，重新評價條件。如果兩進程共享可讀寫的內存，條件變量可以被用來實現這兩進程間的線程同步。

       使用條件變量之前要先進行初始化。可以在單個語句中生成和初始化一個條件變量如：

pthread_cond_t my_condition=PTHREAD_COND_INITIALIZER;（用於進程間線程的通信）。

也可以利用函數pthread_cond_init動態初始化。

二、條件變量函數

1．

名稱：	pthread_cond_init
目標：	條件變量初始化
頭文件：	#include < pthread.h>
函數原形：	int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, const pthread_condattr_t *attr);
參數:	cptr  條件變量 attr  條件變量屬性
返回值：	成功返回0，出錯返回錯誤編號。

     

 

 

 

 

 

 

pthread_cond_init函數可以用來初始化一個條件變量。他使用變量attr所指定的屬性來初始化一個條件變量，如果參數attr爲空，那麼它將使用缺省的屬性來設置所指定的條件變量。

 

2.

名稱：	pthread_cond_destroy
目標：	條件變量摧毀
頭文件：	#include < pthread.h>
函數原形：	int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
參數:	cptr  條件變量
返回值：	成功返回0，出錯返回錯誤編號。

      

 

 

 

pthread_cond_destroy函數可以用來摧毀所指定的條件變量，同時將會釋放所給它分配的資源。調用該函數的進程也並不要求等待在參數所指定的條件變量上。

 

3.

名稱：	pthread_cond_wait/pthread_cond_timedwait
目標：	條件變量等待
頭文件：	#include < pthread.h>
函數原形：	int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t *mutex); int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond,pthread_mutex_t mytex,const struct timespec *abstime);
參數:	cond 條件變量 mutex 互斥鎖
返回值：	成功返回0，出錯返回錯誤編號。

      

 

 

 

 

 

 

第一個參數*cond是指向一個條件變量的指針。第二個參數*mutex則是對相關的互斥鎖的指針。函數pthread_cond_timedwait函數類型與函數pthread_cond_wait,區別在於，如果達到或是超過所引用的參數*abstime,它將結束並返回錯誤ETIME.pthread_cond_timedwait函數的參數*abstime指向一個timespec結構。該結構如下：

typedef struct timespec{

       time_t tv_sec;

       long tv_nsex;

}timespec_t;

 

3.

名稱：	pthread_cond_signal/pthread_cond_broadcast
目標：	條件變量通知
頭文件：	#include < pthread.h>
函數原形：	int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond); int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
參數:	cond 條件變量
返回值：	成功返回0，出錯返回錯誤編號。

      

 

 

 

 

 參數*cond是對類型爲pthread_cond_t 的一個條件變量的指針。當調用pthread_cond_signal時一個在相同條件變量上阻塞的線程將被解鎖。如果同時有多個線程阻塞，則由調度策略確定接收通知的線程。如果調用pthread_cond_broadcast,則將通知阻塞在這個條件變量上的所有線程。一旦被喚醒，線程仍然會要求互斥鎖。如果當前沒有線程等待通知，則上面兩種調用實際上成爲一個空操作。如果參數*cond指向非法地址，則返回值EINVAL。

 

下面是一個簡單的例子，我們可以從程序的運行來了解條件變量的作用。

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;/*初始化互斥鎖*/
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;/*初始化條件變量*/

void *thread1(void *);
void *thread2(void *);

int i=1;
int main(void)
{
    pthread_t t_a;
    pthread_t t_b;

    pthread_create(&t_a,NULL,thread2,(void *)NULL);/*創建進程t_a*/
    pthread_create(&t_b,NULL,thread1,(void *)NULL); /*創建進程t_b*/
    pthread_join(t_b, NULL);/*等待進程t_b結束*/
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond);
    exit(0);
}

void *thread1(void *junk)
{
    for(i=1;i<=9;i++) 
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);/*鎖住互斥量*/
        if(i%3==0)
             pthread_cond_signal(&cond);/*條件改變，發送信號，通知t_b進程*/
        else        
             printf("thead1:%d\n",i);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);/*解鎖互斥量*/

sleep(1);
}

}

void *thread2(void *junk)
{
    while(i<9)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);

if(i%3!=0)
            pthread_cond_wait(&cond,&mutex);/*等待*/
        printf("thread2:%d\n",i);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);

sleep(1);
}

}

程序創建了2個新線程使他們同步運行，實現進程t_b打印20以內3的倍數，t_a打印其他的數，程序開始線程t_b不滿足條件等待，線程t_a運行使a循環加1並打印。直到i爲3的倍數時，線程t_a發送信號通知進程t_b，這時t_b滿足條件，打印i值。

下面是運行結果：

#cc –lpthread –o cond cond.c

#./cond

thread1:1

thread1:2

thread2:3

thread1:4

thread1:5

thread2:6

thread1:7

thread1:8

thread2:9