c++ 封装线程库 1

1.Pthread条件变量简介

条件变量也是线程间同步一个重要的内容，如果说互斥是一个种竞争关系，那么条件变量用于协调线程之间的关系，是一种合作关系。

条件变量的应用很多，例如：BlockingQueue，ThreadPool等。 

2. 条件变量的封装

其实就是对pthread_cond_t和相关函数的封装：

#include <pthread.h>

pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;//静态初始化

int pthread_cond_init(pthread_cond_t    *cond,    pthread_condattr_t *cond_attr);//动态初始化  

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

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);

int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

另外，我们在调用pthread_cond_wait的时候，必须先加锁，需要用到之前MutexLock的私用成员函数，这里已经在MutexLock.h中将class Condition设定为了MutexLock的一个友元。

//Condition.h

#ifndef __CONDITION_H__
#define __CONDITION_H__
#include "MutexLock.h"
#include <pthread.h>
#include <boost/noncopyable.hpp>
#include <assert.h>
class MutexLock;
class Condition
{
    public:
        Condition(MutexLock &mutex);
        ~Condition();
        void wait();//封装pthread_cond_wait
        void notify();//封装pthread_cond_signal
        void notifyAll();//封装pthread_cond_broadcast
    private:
        pthread_cond_t cond_;
        MutexLock &mutex_;
};
#endi#include "Condition.#include "MutexLock.h"#include <assert.h>

Condition::Condition(MutexLock &mutex):mutex_(mutex)
{
    CHECK(!pthread_cond_init(&cond_, NULL));//条件变量初始化
}

Condition::~Condition()
{
    CHECK(!pthread_cond_destroy(&cond_));//析构操作
}
void Condition::wait()
{
    assert(mutex_.isLocking());//wait前必须上锁  assert函数就是用来调试的  assert（exp） 若exp的表达式为假  则程序不执行结束报错   为真则什么也不做！！
    CHECK(!pthread_cond_wait(&cond_, mutex_.getMutexPtr()));
　　 //pthread_cond_wait 阻塞时释放锁，返回时会自动加锁
    mutex_.restoreMutexStatus(); //还原状态
}
void Condition::notify()
{
    CHECK(!pthread_cond_signal(&cond_));//通知等待线程队列中的线程
}

void Condition::notifyAll()
{
    CHECK(!pthread_cond_broadcast(&cond_));//通知所有等待线程
}

注意学习下知识点：！！！

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。  

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。  

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在网上看到一个名词“惊群效应”，意思就是说broadcast使用不当，当唤醒所有线程而只有一个线程能够拿到资源，所以关于broadcast还是要慎用。

关于封装条件变量的一般使用，假设我们要实现简单的容量无限的BlockingQueue，可以这样写： BlockingQueue就是阻塞队列   经典到就是生产者消费者模型的实现

MutexLock mutex;
Condition cond(mutex);
std::deque<int> queue;

int dequeue()//出列
{
    MutexLockGurad lock(mutex);
    while(queue.empty())
    {
        cond.wait();//这一步会释放mutex并进入等待，这两个操作是原子的
        　　　　　　//wait()返回后，会自动重新加锁   这个wait就是condition类中封装的 pthread_cond_wait函数
    }
    assert(!queue.empty());
    int top = queue.front();
    queue.pop_front();
    return top;
}

void enqueue(int x )//入队
{
    MutexLockGurad(mutex);
    queue.push_back(x);
    cond.notify();//这句也可以移出临界区   ？？？？？？不是特别明白
}