线程同步——条件变量

Linux——条件变量

目录

一、概念

1.1 基本概念

1.2  条件变量的作用

1.3  条件变量的使用

二、基本操作

一、概念

条件变量是一种用于多线程编程中的同步机制，它允许线程在某个条件不满足时进入等待状态，并在条件满足时被唤醒。

1.1 基本概念

如果说互斥锁是用于同步线程对共享数据的访问的话，那么条件变量就是用于在线程之间同步共享数据的值。条件变量提供了一种线程间的通知机制，当共享数据达到某个值的时候，唤醒等待这个共享数据的线程。实现条件变量必须使用互斥锁，因为互斥锁只能用于保护临界资源，而条件变量可以用来通知线程某个条件已经满足。

1.2  条件变量的作用

• 减少竞争：在没有条件变量的情况下，线程可能需要不断轮询某个条件是否满足，这会浪费CPU资源。条件变量允许线程在条件不满足时进入休眠状态，直到被其他线程唤醒。

• 线程同步：条件变量可以用来同步线程的执行顺序。例如，在生产者-消费者模型中，消费者线程可以在队列为空时等待，生产者线程在生产产品后唤醒消费者。

1.3  条件变量的使用

条件变量的使用通常涉及以下几个步骤：

• 初始化：可以通过静态初始化（pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER）或动态初始化（pthread_cond_init()）来创建条件变量。

• 等待条件：线程通过pthread_cond_wait()函数阻塞，等待条件变量，该函数会释放互斥锁，并将线程挂起，直到被其他线程唤醒。

• 唤醒线程：当条件满足时，eg从键盘输入数据时，其他线程可以通过pthread_cond_signal()唤醒一个等待的线程，或者通过pthread_cond_broadcast()唤醒所有等待的线程。

• 销毁：条件变量使用完毕后，可以通过pthread_cond_destroy()销毁。

二、基本操作

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>

pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;//声明

char buff[128] = { 0 };//全局变量，存放键盘输入的数据

void* funa(void* arg)
{
    while (1)
    {                                            
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);//阻塞
        pthread_mutex_unlock(&mutex);

        if (strncmp(buff, "end", 3) == 0)
        {
            break;
        }
        printf("funa read:%s\n", buff);
    }
}
void* funb(void* arg)
{
    while (1)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);//阻塞，等着被唤醒
        pthread_mutex_unlock(&mutex);

        if (strncmp(buff, "end", 3) == 0)
        {
            break;
        }
        printf("funb read:%s\n", buff);
    }
}
int main()
{
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);//初始化互斥锁
    pthread_cond_init(&cond, NULL);//条件变量初始化

    pthread_t ida, idb;//接受俩个线程
    pthread_create(&ida, NULL, funa, NULL);//启动
    pthread_create(&idb, NULL, funb, NULL);

    while (1)
    {
        fgets(buff, 128, stdin);//从键盘获取
        if (strncmp(buff, "end", 3) == 0)
        {
            pthread_cond_broadcast(&cond);//一起唤醒俩个线程
                //&cond 是条件变量的地址，表示要操作的条件变量。

            break;
        }
        else
        {
            pthread_cond_signal(&cond);//只唤醒一个
        }
    }

    pthread_join(ida, NULL);//等待俩个线程结束
    pthread_join(idb, NULL);

    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond);//销毁
    exit(0);
}

 

• pthread_mutex_t mutex：声明一个互斥锁，用于保护共享资源（如 buff）。

• pthread_cond_t cond：声明一个条件变量，用于线程间的同步。

• pthread_mutex_lock(&mutex)：获取互斥锁，确保对共享资源的访问是线程安全的。

• 条件变量必须与互斥锁一起使用，以确保对共享资源的访问是线程安全的。

俩个线程不能同时操作，所以要加互斥锁，保证他俩只能有一个在等待