再谈条件变量—从入门到出家
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2022-02-13 08:14
再谈条件变量—从入门到出家
C语言--条件变量
条件变量是在线程中以睡眠的方式等待某一条件的发生；
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：
一个线程等待"条件变量的条件成立"挂起 另一个线程使"条件成立"
条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在一起；
**作用：**使用条件变量可以以原子方式阻塞线程，直到某个特定条件为真为止
我们一般使用的函数是：
#include
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr) ;
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);
案例一
代码：
#include
#include
#include
pthread_t t1;
pthread_t t2;
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
int i=0;
void* Process1(void* arg)
{
while(1)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
i++;
if(i%5 == 0)
{
pthread_cond_signal(&cond);
}
else
{
printf("this is Process1\n");
}
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(2);
}
}
void* Process2(void* arg)
{
while(1)
{
pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
printf("this is Process2,i=%d\n",i);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
sleep(2);
}
}
int main()
{
pthread_cond_init(&cond,NULL);
pthread_mutex_init(&mutex,NULL);
pthread_create(&t1,NULL,Process1,NULL);
pthread_create(&t2,NULL,Process2,NULL);
pthread_join(t1,NULL);
pthread_join(t2,NULL);
return 0;
}
结果：
root@iZuf67on1pthsuih96udyfZ:~/C++/C++_test/Progress/cond# ./test1
this is Process1
this is Process1
this is Process1
this is Process1
this is Process2,i=5
this is Process1
this is Process1
this is Process1
this is Process1
this is Process2,i=10
this is Process1
this is Process1
^C
通过条件变量来控制线程的输出；
上述是在C语言中使用条件变量对线程进行一个控制，在C++中，在标准库中也提供了同样的机制，使用起来会比C语言的更加方便，但是原理还是一样的；
C++ 条件变量
C++标准库在< condition_variable >中
原则与C语言中类似
包含< mutex >和< condition_variable >，声明一个mutex和一个condition_variable变量 通知“条件已满足”的线程必须调用notify_one()或notify_all()，条件满足时唤醒处于等待中的一个条件变量； 等待"条件被满足"的线程必须调用wait()，可以让线程在条件未被满足时陷入休眠状态，当接收到通知时被唤醒去处理相应的任务；
C++ 使用案例
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std;
//全局条件变量
condition_variable cond;
mutex _mutex;
int count = 0;
void fun1()
{
while(1)
{
count++;
unique_locklock(_mutex);
if(count%5 == 0)
{
cond.notify_one();
}
else
{
cout<<"this is fun1,count="<endl;
}
lock.unlock();
sleep(1);
}
}
void fun2()
{
while(1)
{
unique_locklock(_mutex);
cond.wait(lock);
cout<<"this is fun2,count="<endl;
lock.unlock();
sleep(2);
}
}
int main()
{
thread t1(fun1);
thread t2(fun2);
t1.join();
t2.join();
return 0;
}
结果：
root@iZuf67on1pthsuih96udyfZ:~/C++/C++_test/Progress/cond# g++ -std=c++11 test2.cpp -o test2 -lpthread
root@iZuf67on1pthsuih96udyfZ:~/C++/C++_test/Progress/cond# ./test2
this is fun1,count=1
this is fun1,count=2
this is fun1,count=3
this is fun1,count=4
this is fun2,count=5
this is fun1,count=6
this is fun1,count=7
this is fun1,count=8
^C
到这里，基本回顾了C和C++中条件变量的用法，但是在实际应用中。又有设么用呢？
可能工作年限多的人，接触到的比较多，但是对于很多小白来说，或者刚毕业、刚参加工作的人来说，这点接触的就不是很多了，。这里来举一个例子说一下：
假如在某个项目中，需要用到的是多个线程，最简单的就是，用队列的时候，我们一边写一边读，总是要加锁的，但是，我们的线程就必须一直空转对队列进行检测是否有数据，但是这样往往会造成CPU使用率比较高，资源的浪费，这种情况下，我们就可以是使用条件变量，控制线程的循环，降低资源使用率；当然，也有很多场景值得去探索，也有很多技术可以解决这这个问题，希望大家一起探索前进；
问题思考
上面介绍了C和C++中的使用，但是其实还是有些疑问的
疑问：为什么
pthread_cond_wait前加了锁，但是pthread_cond_signal还可以加锁？
首先看下我从网上找的一张图：
从这个图片中，我们发现了一个现象，pthread_cond_wait函数内存进行对锁的解锁，并且阻塞休眠操作，阻塞完成后，再次进行了加锁操作；也就是在pthread_cond_wait阻塞期间，pthread_cond_signal可以进行加锁和解锁操作，这里是不冲突的；