Linux多线程同步机制-条件变量

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ithorizon 7个月前 (10-03) 阅读数 29 #Linux

Linux多线程同步机制 - 条件变量

在多线程编程中，线程间的同步是保证数据一致性和程序正确性的关键。条件变量是Linux线程库pthread提供的一种同步机制，它允许线程在某些条件不满足时等待，直到条件满足时被唤醒。本文将详细介绍Linux多线程同步机制中的条件变量，包括其基本概念、使用方法以及注意事项。

一、条件变量的基本概念

条件变量是一种同步机制，它允许线程在某些条件不满足时挂起，直到条件满足时被唤醒。条件变量通常与互斥锁（mutex）一起使用，以保证在条件变量上等待的线程能够正确地获取互斥锁。

条件变量通常有以下特点：

线程在条件变量上等待时，会释放互斥锁，避免死锁的出现。

线程在条件变量上等待时，可以被其他线程唤醒，唤醒后线程会尝试重新获取互斥锁。

条件变量赞成原子操作，保证了线程间操作的原子性。

二、条件变量的使用方法

在Linux线程库pthread中，提供了以下三个与条件变量相关的函数：

1. pthread_cond_init

用于初始化条件变量，该函数原型如下：

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, const pthread_condattr_t *attr);

参数说明：

cond：指向条件变量的指针。

attr：指向条件变量属性的指针，通常设置为NULL。

2. pthread_cond_wait

用于线程在条件变量上等待，该函数原型如下：

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);

参数说明：

cond：指向条件变量的指针。

mutex：指向互斥锁的指针，线程在等待时会释放该互斥锁。

3. pthread_cond_signal

用于唤醒一个在条件变量上等待的线程，该函数原型如下：

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

参数说明：

cond：指向条件变量的指针。

三、条件变量的注意事项

在使用条件变量时，需要注意以下几点：

1. 互斥锁的释放

线程在条件变量上等待时，必须释放互斥锁，以避免死锁的出现。否则，其他线程无法获取互斥锁，从而无法继续执行。

2. 唤醒线程的顺序

pthread_cond_signal函数只会唤醒一个在条件变量上等待的线程，唤醒的顺序是随机的。如果需要按照特定顺序唤醒线程，可以使用pthread_cond_broadcast函数。

3. 条件变量的销毁

在使用完条件变量后，应使用pthread_cond_destroy函数销毁条件变量，释放相关资源。

四、示例代码

以下是一个使用条件变量的示例代码，演示了线程怎样等待条件变量被唤醒：


#include 
#include 
#include 
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
int condition_flag = 0;
void *thread_func(void *arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while (condition_flag == 0) {
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
    }
    printf("Thread %ld is woken up. ", (long)arg);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}
int main() {
    pthread_t thread1, thread2;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&cond, NULL);
    pthread_create(&thread1, NULL, thread_func, (void *)1);
    pthread_create(&thread2, NULL, thread_func, (void *)2);
    sleep(1);
    condition_flag = 1;
    pthread_cond_signal(&cond);
    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond);
    return 0;
}