下面给出一个小的测试程序进一步了解互斥，mutex互斥信号量锁住的不是一个变量，而是阻塞住一段程序。如果对一个mutex变量testlock执行了第一次pthread_mutex_lock(testlock)之后，在unlock(testlock)之前的这段时间内，如果有其它线程也执行到了pthread_mutex_lock（testlock）,这个线程就会被阻塞住，直到之前的线程unlock之后才能执行，由此，实现同步，也就达到了保护临界区域资源的作用。
#include<stdio.h>
#include<pthread.h>
static pthread_mutex_t testlock;
pthread_t test_thread;
void *test()
{
pthread_mutex_lock(&testlock);
printf("thread Test() \n");
pthread_mutex_unlock(&testlock);
}
int main()
{
pthread_mutex_init(&testlock, NULL);
pthread_mutex_lock(&testlock);
printf("Main lock \n");
pthread_create(&test_thread, NULL, test, NULL);
sleep(1); //更加明显的观察到是否执行了创建线程的互斥锁
printf("Main unlock \n");
pthread_mutex_unlock(&testlock);
sleep(1);
pthread_join(test_thread,NULL);
pthread_mutex_destroy(&testlock);
return 0;
}
二、条件变量：
这里主要说说， pthread_cond_wait()的用法。
条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，主要包括两个动作：一个进程等待“条件变量的条件成立”而挂起；另一个线程使”条件成立“（给出条件成立信号）。为了防止竞争，条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在一起。
1、创建和注销：
条件变量和互斥锁一样，都有静态动态创建两种方式，
静态方式使用 PTHREAD_COND_INITIALIZER常量，如下：
pthread_cond_t cond PTHREAD_INITIALIZER;
动态方式使用 pthread_cond_init()函数，API定义如下：
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr)
尽管POSIX标准中为条件变量定义了属性，但在LINUXthreads中并没有实现，因此，cond_attr值通常是NULL，且被忽略。
注销一个条件变量需要调用pthread_cond_destroy()，只有在没有线程在该条件变量上等待的时候才能注销这个条件变量，否则返回EBUSY。因为linux实现的条件变量没有分配什么资源，所以注销动作只包括检查是否有等待线程。API定义如下：
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
2、等待和激发：
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 表示格里尼治时间
无论哪种等待方式，都必须有一个互斥锁相配合，以防止多个线程同时请求pthread_cond_wait()，的竞争条件。，mutex互斥锁必须是普通锁或者适应锁，
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，并在县城挂起进入等待前解锁。在条件满足从而离开pthread_cond_wait()时自动解锁互斥量（如同执行了pthread_unlock_mutex）,并等待条件触发。这时线程挂起，不占用cpu时间，直到条件变量被触发。
因此全过程可以描述为：
（1）pthread_mutex_lock()上锁
（2）pthread_cond_wait()等待，等待过程分解为：解锁--条件满足--加锁
（3）pthread_mutex_unlock()解锁
激发条件有两种方式：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。 两者 如果没有等待的线程，则什么也不做。
下面一位童鞋问的问题解释了上面的说明：
当pthread_cond_t 调用pthread_cond_wait 进入等待状态时，pthread_mutex_t 互斥信号就无效了。
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//多线程同步--条件锁(相当与windows的事件)测试 //要先让pthread_cond_wait进入等待信号状态,才能调用pthread_cond_signal发送信号,才有效. //不能让pthread_cond_signal在pthread_cond_wait前面执行 #include <stdio.h> #include<pthread.h> //多线程所用头文件 #include <semaphore.h> //信号量使用头文件 pthread_cond_t g_cond /*=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER*/; //申明条锁,并用宏进行初始化 pthread_mutex_t g_mutex ; //线程执行函数 void threadFun1(void) { int i; pthread_mutex_lock(&g_mutex); //1 pthread_cond_wait(&g_cond,&g_mutex); //如g_cond无信号,则阻塞 for( i = 0;i < 2; i++ ){ printf("thread threadFun1.\n"); sleep(1); } pthread_cond_signal(&g_cond); pthread_mutex_unlock(&g_mutex); } int main(void) { pthread_t id1; //线程的标识符 pthread_t id2; pthread_cond_init(&g_cond,NULL); //也可以程序里面初始化 pthread_mutex_init(&g_mutex,NULL); //互斥变量初始化 int i,ret; ret = pthread_create(&id1,NULL,(void *)threadFun1, NULL); if ( ret!=0 ) { //不为0说明线程创建失败 printf ("Create pthread1 error!\n"); exit (1); } sleep(5); //等待子线程先开始 pthread_mutex_lock(&g_mutex); //2 pthread_cond_signal(&g_cond); //给个开始信号,注意这里要先等子线程进入等待状态在发信号,否则无效 pthread_mutex_unlock(&g_mutex); pthread_join(id1,NULL); pthread_cond_destroy(&g_cond); //释放 pthread_mutex_destroy(&g_mutex); //释放 return 0; } |
明明是1先锁了互斥变量，但是代码执行到2还是一样可以锁定，为什么会这样？
pthread_cond_wait()什么情况下才会解锁，继续跑下去，看下面：
问题解释：
当程序进入pthread_cond_wait等待后，将会把g_mutex进行解锁，当离开pthread_cond_wait()之前，g_mutex会重新枷锁。所以在main中的g——mutex会被加锁。
看下面代码：
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#include <pthread.h> #include <unistd.h> static pthread_mutex_t mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER; struct node { int n_number; struct node *n_next; } *head = NULL; /*[thread_func]*/ static void cleanup_handler(void *arg) { printf("Cleanup handler of second thread.\n"); free(arg); (void)pthread_mutex_unlock(&mtx); } static void *thread_func(void *arg) { struct node *p = NULL; pthread_cleanup_push(cleanup_handler, p); while (1) { pthread_mutex_lock(&mtx); //这个mutex主要是用来保证pthread_cond_wait的并发性 while (head == NULL) { //这个while要特别说明一下，单个pthread_cond_wait功能很完善，为何这里要有一个while (head == NULL)呢？因为pthread_cond_wait里的线程可能会被意外唤醒，如果这个时候head != NULL，则不是我们想要的情况。这个时候，应该让线程继续进入pthread_cond_wait pthread_cond_wait(&cond, &mtx); // pthread_cond_wait会先解除之前的pthread_mutex_lock锁定的mtx，然后阻塞在等待对列里休眠，直到再次被唤醒（大多数情况下是等待的条件成立而被唤醒，唤醒后，该进程会先锁定先pthread_mutex_lock(&mtx);，再读取资源， 用这个流程是比较清楚的/*block-->unlock-->wait() return-->lock*/#include <unistd.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/errno.h>#include <sys/types.h>#include <signal.h>#include <pthread.h>#define min(a,b) ((a) < (b) ? (a) : (b))#define max(a,b) ((a) > (b) ? (a) : (b))#define MAXNITEMS 1000000#define MAXNTHREADS 100int nitems; /* read-only by producer and consumer */struct {pthread_mutex_t mutex;int buff[MAXNITEMS];int nput;int nval;} shared = { PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER };void *produce(void *), *consume(void *);/* include main */intmain(int argc, char **argv){int i, nthreads, count[MAXNTHREADS];pthread_t tid_produce[MAXNTHREADS], tid_consume;if (argc != 3) {printf("usage: prodcons3 <#items> <#threads>\n");return -1;}nitems = min(atoi(argv[1]), MAXNITEMS);nthreads = min(atoi(argv[2]), MAXNTHREADS);/* 4create all producers and one consumer */for (i = 0; i < nthreads; i++) {count[i] = 0;pthread_create(&tid_produce[i], NULL, produce, &count[i]);}pthread_create(&tid_consume, NULL, consume, NULL);/* 4wait for all producers and the consumer */for (i = 0; i < nthreads; i++) {pthread_join(tid_produce[i], NULL);printf("count[%d] = %d\n", i, count[i]); }pthread_join(tid_consume, NULL);exit(0);}/* end main */void *produce(void *arg){for ( ; ; ) {pthread_mutex_lock(&shared.mutex);if (shared.nput >= nitems) {pthread_mutex_unlock(&shared.mutex);return(NULL); /* array is full, we're done */}shared.buff[shared.nput] = shared.nval;shared.nput++;shared.nval++;pthread_mutex_unlock(&shared.mutex);*((int *) arg) += 1;}}/* include consume */voidconsume_wait(int i){for ( ; ; ) {pthread_mutex_lock(&shared.mutex);if (i < shared.nput) {pthread_mutex_unlock(&shared.mutex);return; /* an item is ready */}pthread_mutex_unlock(&shared.mutex);}}void *consume(void *arg){int i;for (i = 0; i < nitems; i++) {consume_wait(i);if (shared.buff[i] != i)printf("buff[%d] = %d\n", i, shared.buff[i]);}return(NULL);} |
