Linux条件变量用法

Linux条件变量是线程中的东西，就是等待某一条件的发生，和信号一样。

以下是说明，条件变量使我们可以睡眠等待某种条件出现。

条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，主要包括两个动作：一个线程等待"条件变量的条件成立"而挂起；另一个线程使"条件成立"（给出条件成立信号）。为了防止竞争，条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在一起。

条件变量类型为pthread_cond_t

创建和注销
条件变量和互斥锁一样，都有静态动态两种创建方式，静态方式使用PTHREAD_COND_INITIALIZER常量，如下：

pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER

动态方式调用pthread_cond_init()函数，API定义如下：

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr)

尽管POSIX标准中为条件变量定义了属性，但在LinuxThreads中没有实现，因此cond_attr值通常为NULL，且被忽略。

注销一个条件变量需要调用pthread_cond_destroy()，只有在没有线程在该条件变量上等待的时候才能注销这个条件变量，否则返回EBUSY。API定义如下：

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond)

等待和激发
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex)
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime)

等待条件有两种方式：无条件等待pthread_cond_wait()和计时等待pthread_cond_timedwait()，其中计时等待方式如果在给定时刻前条件没有满足，则返回ETIMEOUT，结束等待，其中abstime以与time()系统调用相同意义的绝对时间形式出现，0 表示格林尼治时间1970年1月1日0时0分0秒。

使用绝对时间而非相对时间的优点是。如果函数提前返回（很可能因为捕获了一个信号）

无论哪种等待方式，都必须和一个互斥锁配合，以防止多个线程同时请求pthread_cond_wait()（或 pthread_cond_timedwait()，下同）的竞争条件（Race Condition）。mutex互斥锁必须是普通锁（PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP）或者适应锁（PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP），且在调用 pthread_cond_wait()前必须由本线程加锁（pthread_mutex_lock()），而在更新条件等待队列以前，mutex保持锁定状态，并在线程挂起进入等待前解锁。在条件满足从而离开pthread_cond_wait()之前，mutex将被重新加锁，以与进入 pthread_cond_wait()前的加锁动作对应。

激发条件有两种形式，pthread_cond_signal()激活一个等待该条件的线程，存在多个等待线程时按入队顺序激活其中一个；而pthread_cond_broadcast()则激活所有等待线程。

其他
pthread_cond_wait()和pthread_cond_timedwait()都被实现为取消点，因此，在该处等待的线程将立即重新运行，在重新锁定mutex后离开pthread_cond_wait()，然后执行取消动作。也就是说如果pthread_cond_wait()被取消，mutex是保持锁定状态的，因而需要定义退出回调函数来为其解锁。

以下示例集中演示了互斥锁和条件变量的结合使用，以及取消对于条件等待动作的影响。在例子中，有两个线程被启动，并等待同一个条件变量，如果不使用退出回调函数（见范例中的注释部分），则tid2将在pthread_mutex_lock()处永久等待。如果使用回调函数，则tid2的条件等待及主线程的条件激发都能正常工作。

1. 例子  
2.   
3. #include <stdio.h>;   
4.   
5. #include <pthread.h>;   
6.   
7. #include <unistd.h>;   
8.   
9.   
10.   
11. pthread_mutex_t mutex;  
12.   
13. pthread_cond_t  cond;  
14.   
15.   
16.   
17. void * child1(void *arg)  
18.   
19. {  
20.   
21.         pthread_cleanup_push(pthread_mutex_unlock,&mutex);  /* comment 1 */  
22.   
23.         while(1){  
24.   
25.                printf("thread 1 get running \n");  
26.   
27.                printf("thread 1 pthread_mutex_lock returns %d\n",pthread_mutex_lock(&mutex));  
28.   
29.                pthread_cond_wait(&cond,&mutex);// 这里正在等待信号，此时条件变量必须与一个互斥锁关联，   
30.   
31.                printf("thread 1 condition applied\n");  
32.   
33.                pthread_mutex_unlock(&mutex);  
34.   
35.                sleep(5);  
36.   
37.         }  
38.   
39.         pthread_cleanup_pop(0);     /* comment 2 */  
40.   
41. }  
42. <span style="font-size: 14px; font-family: 'Arial,Microsoft Yahei,Simsun,sans-serif'; "></span><pre>int main(void)  
43.   
44. {  
45.   
46.         int tid1,tid2;  
47.   
48.   
49.   
50.         printf("hello, condition variable test\n");  
51.   
52.         pthread_mutex_init(&mutex,NULL);  
53.   
54.         pthread_cond_init(&cond,NULL);  
55.   
56.         pthread_create(&tid1,NULL,child1,NULL);  
57.   
58.         pthread_create(&tid2,NULL,child2,NULL);  
59.   
60.         do{  
61.   
62.               sleep(2);                   /* comment 4 */  
63.   
64.               pthread_cancel(tid1);       /* comment 5 */  
65.   
66.               sleep(2);                   /* comment 6 */  
67.   
68.               pthread_cond_signal(&cond);       //发送信号   
69.   
70.         }while(1);    
71.   
72.         sleep(100);  
73.   
74.         pthread_exit(0);  
75.   
76. }   

child1函数给出的是标准的条件变量的使用方式：回调函数保护，等待条件前锁定，pthread_cond_wait()返回后解锁。