線程同步2 ------ 條件變量

      條件變量是利用線程間共享的全局變量進行同步的一種機制。條件變量宏觀上類似if語句，符合條件就能執行某段程序，否則只能等待條件成立。

      使用條件變量主要包括2個動作：一個等待使用資源的線程“等待條件變量被設置爲真”；另一個線程在使用完資源後“設置條件爲真”，這樣就可以保證線程間的同步了。那麼關鍵的問題來了，就是要保證條件變量能被正確地修改，條件變量應該得到特殊的保護。實際使用中其實仍然需要用到互斥鎖，互斥鎖充當了這樣一個保護者的角色。

      條件變量的典型應用場景，是處理類似於如下特定情形的線程同步問題：

1. 若干個線程在某個條件沒有滿足時不能繼續往下運行，紛紛調用pthread_cond_wait使自己在這個條件上陷入等待（休眠）。
2. 當條件滿足後，提供任務的線程（即活躍着的）調用pthread_cond_broadcast（或pthread_cond_signal）通知（喚醒）剛纔那些等待在這個條件上的所有線程，讓它們繼續往下運行。
3. 實際應用場景中，通常希望每調用一次pthread_cond_signal就喚醒一個等待線程。比如，某線程專門負責從網絡接收數據包，其他若干線程專門負責處理數據包。當沒有數據包時，處理線程全部調用pthread_cond_wait陷入等待。當一個數據包到達時，接收線程調用pthread_cond_signal喚醒一個處理線程來處理數據包。新的數據包到來時，接收線程再次調用pthread_cond_signal喚醒一個線程。

操作條件變量的函數

pthread_cond_init	初始化條件變量
pthread_cond_wait	基於條件變量阻塞，無條件等待
pthread_cond_timedwait	阻塞直到指定事件發生，計時等待
pthread_cond_signal	解除特定線程的阻塞，存在多個等待線程時按入隊順序激活其中一個
pthread_cond_broadcast	解除所有線程的阻塞
pthread_cond_destroy	清除條件變量

      條件變量的初始化，也有2種：

1. 靜態賦值法，將宏結構常量PTHREAD_COND_INITIALIZER賦予互斥鎖：pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
2. 使用函數pthread_cond_init，其原型如下。其中cond_attr是條件變量的屬性，通常設置爲NULL。

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);

      等待條件成立有2個函數：pthread_cond_wait和pthread_cond_timedwait。

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_cond_timewait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime);

      上述2個函數用法類似，函數將阻塞直到條件變量獲得信號。區別是後者增添了一個超時abstime，如果在給定時限前條件仍未滿足，則返回ETIMEOUT，解除阻塞，結束等待。

C語言互斥鎖-條件變量的一個實例 ------ C語言互斥鎖---條件變量實現公共緩存區數據讀寫：

《注：以下程序實例引用自：http://blog.csdn.net/android_hasen/article/details/9735721。這個實例放到這裏說明條件變量的基本用法再合適不過了！！！》

#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
#include <sys/types.h>  
#include <error.h>  
#include <fcntl.h>  
#include <unistd.h>  
#include <pthread.h>  
  
char buffer[128];   
int has_data=0;  
pthread_mutex_t mutex;  
pthread_cond_t cond;  
pthread_cond_t cond2;  
  
void read_buf(void)  
{  
    do  
    {  
        pthread_mutex_lock(&mutex);//鎖定互斥鎖  
        if(has_data==0)  
        {  
            /*阻塞線程,等待另外一個線程發送信號，同時爲公共數據區解鎖*/  
            pthread_cond_wait(&cond,&mutex);  
        }  
        else if(has_data==1)  
        {  
            printf("the data : %s\n",buffer);  
            has_data=0;  
            pthread_cond_signal(&cond2);  
        }  
        pthread_mutex_unlock(&mutex);//打開互斥鎖  
    }while(strcmp(buffer,"#")!=0);  
    pthread_exit(NULL);  
}  
  
void write_buf(void)  
{  
    char input[128];  
    do  
    {  
        pthread_mutex_lock(&mutex);  
        if(has_data==0)  
        {  
            memset(input,'\0',128);  
            printf("input data:\t");  
            scanf("%s",input);  
            sprintf(buffer,"%s",input);  
            has_data=1;  
            pthread_cond_signal(&cond);//條件改變，喚醒阻塞的線程  
          
        }  
        else if(has_data==1)  
        {  
            pthread_cond_wait(&cond2,&mutex);  
        }  
        pthread_mutex_unlock(&mutex);  
    }while(strcmp(input,"#")!=0);  
    pthread_exit(NULL);  
}  
int main(int argc,char **argv)  
{  
    pthread_t id,id2;  
    pthread_cond_init(&cond,NULL);  
    pthread_cond_init(&cond2,NULL);  
    pthread_mutex_init(&mutex,NULL);  
    pthread_create(&id,NULL,(void *)read_buf,NULL);//返回值爲0，創建成功  
    pthread_create(&id2,NULL,(void *)write_buf,NULL);  
    pthread_join(id,NULL);  
    pthread_join(id2,NULL);  
    pthread_mutex_destroy(&mutex);  
    pthread_cond_destroy(&cond);  
    return 0;  
}  

運行結果：