一、posix 条件变量

一种线程间同步的情形:线程A需要等某个条件成立才能继续往下执行,现在这个条件不成立,线程A就阻塞等待,而线程B在执行过程中使这个条件成立了,就唤醒线程A继续执行。

在pthread库中通过条件变量(Condition
Variable)来阻塞等待一个条件,或者唤醒等待这个条件的线程。Condition
Variable用pthread_cond_t类型的变量表示,和Mutex的初始化和销毁类似,pthread_cond_init函数初始化一个Condition
Variable,attr参数为NULL则表示缺省属性,pthread_cond_destroy函数销毁一个Condition
Variable。如果ConditionVariable是静态分配的,也可以用宏定义PTHEAD_COND_INITIALIZER初始化,相当于用pthread_cond_init函数初始化并且attr参数为NULL。

一个Condition Variable总是和一个Mutex搭配使用的。一个线程可以调用pthread_cond_wait在一个Condition Variable上阻塞等待,这个函数做以下三步操作:
1. 释放Mutex
2. 阻塞等待
3. 当被唤醒时,重新获得Mutex并返回

注意:3个操作是原子性的操作,之所以一开始要释放Mutex,是因为需要让其他线程进入临界区去更改条件,或者也有其他线程需要进入临界区等待条件。

一个线程可以调用 pthread_cond_signal 唤醒在某个Condition Variable上等待的第一个线程,也可以调用 pthread_cond_broadcast 唤醒在这个Condition Variable上等待的所有线程。

上面的函数具体可以man 一下。

二、条件变量使用规范

(一)、等待条件代码
pthread_mutex_lock(&mutex);

while (条件为假)

pthread_cond_wait(cond, mutex);

修改条件
pthread_mutex_unlock(&mutex);

(二)、给条件发送通知代码
pthread_mutex_lock(&mutex);
设置条件为真
pthread_cond_signal(cond);
pthread_mutex_unlock(&mutex);

假设第一段用于消费者线程,第二段用于生产者线程。为什么消费者线程要用while 而不是if 就可以呢?在man pthread_cond_wait 有一句:If
a signal is delivered to a thread waiting for a condition variable,
upon return from the signal handler
the thread resumes waiting for the condition variable as if it was not
interrupted, or it shall return zero due to spurious wakeup.

即是说如果正在等待条件变量的一个线程收到一个信号,从信号处理函数返回的时候线程应该重新等待条件变量就好象没有被中断一样,或者被虚假地唤醒返回0。如果是上述情形,那么其实条件并未被改变,那么此时如果没有继续判断一下条件的真假就继续向下执行的话,修改条件将会出现问题,所以需要使用while
循环再判断一下,如果条件还是为假必须继续等待。

注:在多处理器系统中,pthread_cond_signal 可能会唤醒多个等待条件的线程,这也是一种spurious wakeup。

当生产者线程较多,即生产得比较快,在这边假设是无界的缓冲区(比如链表),可以不停地生产,使用pthread_cond_signal

发出通知的时候,如果此时没有消费者线程在等待条件,那么这个通知将被丢弃,但也不影响整体代码的执行,没有消费者线程在等待,说明产品资源充足,即while
判断失败,不会进入等待状态,直接消费产品(即修改条件)。

三、生产者消费者问题

 C++ Code 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
 
#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 2
#define PRODUCERS_COUNT 1

pthread_mutex_t g_mutex;
pthread_cond_t g_cond;

pthread_t g_thread[CONSUMERS_COUNT + PRODUCERS_COUNT];

int nready = 0;

void *consume(void *arg)
{
    int num = (int)arg;
    while (1)
    {
        pthread_mutex_lock(&g_mutex);
        while (nready == 0)
        {
            printf("%d begin wait a condtion ...\n", num);
            pthread_cond_wait(&g_cond, &g_mutex);
        }

printf("%d end wait a condtion ...\n", num);
        printf("%d begin consume product ...\n", num);
        --nready;
        printf("%d end consume product ...\n", num);
        pthread_mutex_unlock(&g_mutex);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

void *produce(void *arg)
{
    int num = (int)arg;
    while (1)
    {
        pthread_mutex_lock(&g_mutex);
        printf("%d begin produce product ...\n", num);
        ++nready;
        printf("%d end produce product ...\n", num);
        pthread_cond_signal(&g_cond);
        printf("%d signal ...\n", num);
        pthread_mutex_unlock(&g_mutex);
        sleep(1);
    }
    return NULL;
}

int main(void)
{
    int i;

pthread_mutex_init(&g_mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&g_cond, NULL);

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

sleep(1);

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);

pthread_mutex_destroy(&g_mutex);
    pthread_cond_destroy(&g_cond);

return 0;
}

在上面程序中,++nready 就当作是生产产品了,--nready就当作是消费产品了,跟前面文章所不同的是,这里没有缓冲区大小的概念,可以当作是无界缓冲区,生产者可以一直生产,但消费者只有当有产品的时候才能消费,否则就得等待,等待结束的条件就是nready
> 0;上面也说过当生产得比较快(生产者线程多)的时候,也有可能消费者线程一直不存在等待的状态,因为nready 的值很大,即产品资源很多。现在设置的是2个消费者线程和1个生产者线程,所以动态输出来看一般是2个消费者线程轮流等待。

参考:

《linux c 编程一站式学习》

《UNP》

posix 条件变量与互斥锁 示例生产者--消费者问题的更多相关文章

  1. posix 匿名信号量与互斥锁 示例生产者--消费者问题

    一.posix 信号量 信号量的概念参见这里.前面也讲过system v 信号量,现在来说说posix 信号量. system v 信号量只能用于进程间同步,而posix 信号量除了可以进程间同步,还 ...

  2. POSIX信号量与互斥锁实现生产者消费者模型

    posix信号量 Link with -lpthread. sem_t *sem_open(const char *name, int oflag);//打开POSIX信号量 sem_t *sem_o ...

  3. Linux Qt使用POSIX多线程条件变量、互斥锁(量)

    今天团建,但是文章也要写.酒要喝好,文要写美,方为我辈程序员的全才之路.嘎嘎 之前一直在看POSIX的多线程编程,上个周末结合自己的理解,写了一个基于Qt的用条件变量同步线程的例子.故此来和大家一起分 ...

  4. 并发编程(二):分析Boost对 互斥量和条件变量的封装及实现生产者消费者问题

    请阅读上篇文章<并发编程实战: POSIX 使用互斥量和条件变量实现生产者/消费者问题>.当然不阅读亦不影响本篇文章的阅读. Boost的互斥量,条件变量做了很好的封装,因此比" ...

  5. 并发编程入门(二):分析Boost对 互斥量和条件变量的封装及实现生产者消费者问题

    请阅读上篇文章<并发编程实战: POSIX 使用互斥量和条件变量实现生产者/消费者问题>.当然不阅读亦不影响本篇文章的阅读. Boost的互斥量,条件变量做了很好的封装,因此比" ...

  6. 【转载】同步和互斥的POSIX支持(互斥锁,条件变量,自旋锁)

    上篇文章也蛮好,线程同步之条件变量与互斥锁的结合: http://www.cnblogs.com/charlesblc/p/6143397.html   现在有这篇文章: http://blog.cs ...

  7. linux网络编程之posix条件变量

    今天来学习posix的最后一个相关知识----条件变量,言归正传. 下面用一个图来进一步描述条件变量的作用: 为什么呢? 这实际上可以解决生产者与消费者问题,而且对于缓冲区是无界的是一种比较理解的解决 ...

  8. 第四十章 POSIX条件变量

    条件变量 当一个线程互斥地访问某个变量时,它可能发现在其它线程改变状态之前,它什么也做不了 例如一个线程访问队列时,发现队列为空,它只能等待,只到其它线程将一个节点添加到队列中.这种情况就需要用到条件 ...

  9. linux网络编程-posix条件变量(40)

    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. 另外一个线程也 ...

随机推荐

  1. 笔记本wifi热点设置好后,手机连上但不能上网问题

    这个问题我遇到过,我的原因是因为电脑上装有安全防护软件360的原因 解决方法是:打开360-->找到功能大全中的流量防火墙-->打开局域网防护-->关闭局域网隐身功能,立刻解决了这个 ...

  2. 批量合并GDB

    在实际操作中,经常对数据库文件进行合并.裁切等.如果遇到gdb比较多,要素层比较多,而且还存在数据集.虽然ArcGIS中的批量处理的功能,但填写参数过程也比较麻烦,如果一次性处理过多,程序容易停止工作 ...

  3. CSS 杂记

    1. z-index: img{ position:absolute; left:0px; top:0px; z-index:-1;} 所有主流浏览器都支持 z-index 属性. 注释:任何的版本的 ...

  4. INSTALL_FAILED_MISSING_SHARED_LIBRARY

    target选项中要选择Google APIs.如图.

  5. Nor Flash启动和Nand Flash启动时Stepping stone都在哪?

    当从Norflash启动时,Steppingstone被映射到地址 0x4000 0000 至 0x4000 0FFF: 当从Nandflash启动时,Steppingstone被映射到地址 0x00 ...

  6. 4、Android Activity的生命周期 Activity的生命周期

    watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQveXV4aWt1b18x/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA ...

  7. 采集的时候,列表的编码是gb2312,内容页的编码却是UTF-8,这种网站怎么采集?

    采集的时候,列表的编码是gb2312,内容页的编码却是UTF-8,这种网站怎么采集? 采集的时候,列表的编码是UTF-8,内容页的编码却是gb2312,这种网站怎么采集? 这种情况怎么解决呢? 哈哈哈 ...

  8. 各种样式的table 及 代码

    1.模板一 <!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset="UTF-8"> <tit ...

  9. js输出指定n位数的随机数的随机整数方法【转发】

    /** * Description:[输出指定n位数的随机数的随机整数] * * @param n 指定n位数 * */ function RndNum(n) { var rnd = "&q ...

  10. 【独立开发人员er Cocos2d-x实战 001】csb文件导出和载入

    使用cocos studio进行资源文件导出: 然后在cocosproject中进行载入csb文件:  auto myLayout = CSLoader::createNode("/res/ ...