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linux网络编程-posix条件变量（40）

2024-10-16 11:36:39   216人阅读

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举一个列子来说明条件变量：

假设有两个线程同时访问全局变量n，初始化值是0，

一个线程进入临界区，进行互斥操作，线程当n大于0的时候才执行下面的操作，如果n不大于0，该线程就一直等待。

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另外一个线程也是进入临界区，修改n的值，当修改了n的值后，需要向等待中的线程发送通知，修改了n的值。但是现在存在这样的一个问题：当第一个线程进入临界区的时候，第一个线程一直处在等待n改变的状态，第二个线程是无法进入临界区的修改n的值的，这样第一个线程

就处于死锁了。上面这个问题可以时候条件变量来解决。

条件变量也可以用于生产者和消费者的状态：

假设一个线程访问一个队列该队列是空的，那么该线程只能处于阻塞状态，直到其他线程将一个产品添加到队列中，发现通知通知等待的线程

 

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对于等待条件的代码，首先需要锁定互斥量，因为这个条件变量是多个线程都可以同时访问的，所以需要进行互斥，这里使用while 等待只要条件为假，该线程就一直处于等待状态

对于给条件发现信号的代码：首先也是需要进行互斥，然后设置条件为真，然后给等待的线程发一个通知

下面我们使用条件变量来进行生产者与消费者的问题

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

pthread_cond_init函数可以用来初始化一个条件变量。他使用变量attr所指定的属性来初始化一个条件变量，如果参数attr为空，那么它将使用缺省的属性来设置所指定的条件变量。

pthread_cond_destroy函数可以用来摧毁所指定的条件变量，同时将会释放所给它分配的资源。调用该函数的进程也并不要求等待在参数所指定的条件变量上。

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

cond 条件变量

mutex 互斥锁

 第一个参数*cond是指向一个条件变量的指针。第二个参数*mutex则是对相关的互斥锁的指针。

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

参数*cond是对类型为pthread_cond_t 的一个条件变量的指针。当调用pthread_cond_signal时一个在相同条件变量上阻塞的线程将被解锁。如果同时有多个线程阻塞，则由调度策略确定接收通知的线程。如果调用pthread_cond_broadcast,则将通知阻塞在这个条件变量上的所有线程。一旦被唤醒，线程仍然会要求互斥锁。如果当前没有线程等待通知，则上面两种调用实际上成为一个空操作。如果参数*cond指向非法地址，则返回值EINVAL。

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

#define ERR_EXIT(m)         do         {                 perror(m);                 exit(EXIT_FAILURE);         } while(0)

#define CONSUMERS_COUNT 1
#define PRODUCERS_COUNT 1
#define BUFFSIZE 10

//首先定义一个条件变量
pthread_cond_t g_cond; 

unsigned short in = 0;
unsigned short out = 0;
unsigned short produce_id = 0;
unsigned short consume_id = 0;
int nReady = 0;//表示当前产生的数目的计数器 
pthread_mutex_t g_mutex;

pthread_t g_thread[CONSUMERS_COUNT + PRODUCERS_COUNT];

void *consume(void *arg)
{
    int i;
    int num = (int)arg;
    while (1)
    {
        // 首先需要进行互斥
        pthread_mutex_lock(&g_mutex);
        while(nReady == 0){//等待产品不为空 
        //条件变量需要和互斥锁进行配合使用 
        printf("consume thread_id %d now is waiting for .....\n",num); 
            pthread_cond_wait(&g_cond,&g_mutex); 
        }
        printf("consume thread_id %d now is begin consume product \n",num); 
        //消费产品，将产品数据减一
         nReady = nReady -1; 
        pthread_mutex_unlock(&g_mutex);
        sleep(1); 
      
    }
    return NULL;
}

void *produce(void *arg)
{
    int num = (int)arg;
    int i;
    while (1)
    {
            // 首先需要进行互斥
        pthread_mutex_lock(&g_mutex);
        //开始生产产品
         nReady = nReady +1;
         //发起通知
        printf("producter thread_id %d now is singal for consume .....\n",num); 
        pthread_cond_signal(&g_cond);
        pthread_mutex_unlock(&g_mutex);
        sleep(3);
    }
    return NULL;
}

int main(void)
{
    int i;
    

    //初始化一个互斥锁 
    pthread_mutex_init(&g_mutex, NULL);
    //初始化条件变量
    pthread_cond_init(&g_cond,NULL);
     

    for (i = 0; i < CONSUMERS_COUNT; i++)
        pthread_create(&g_thread[i], NULL, consume, (void *)i);

    for (i = 0; i < PRODUCERS_COUNT; i++)
        pthread_create(&g_thread[CONSUMERS_COUNT + i], NULL, produce, (void *)i);

    for (i = 0; i < CONSUMERS_COUNT + PRODUCERS_COUNT; i++)
        pthread_join(g_thread[i], NULL);

    //销毁互斥锁 
    pthread_mutex_destroy(&g_mutex);
    //销毁条件变量
    pthread_cond_destroy(&g_mutex); 

    return 0;
}

 

 

编译下代码：

gcc product.c -o product -lpthread

运行代码：

 ./product 

代码中生产者和消费者都只有一个线程

我们来看程序运行的结果：

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