條件變數的執行過程(虛擬碼)

int pthread_cond_wait(&cond,&wait)
{  
  int ret = pthread_cond_wait_and unlock(&cond,&wait);//進入阻塞狀態後解鎖
  pthread_mutex_lock(&lock);//再去競爭鎖
  return ret
}

條件變數為什麼要搭配互斥鎖

1 條件變數的改變一般是臨界資源來完成的,那麼修改臨界資源首先應該加鎖
而執行緒在條件不滿足的情況下要阻塞,等待別人喚醒,
那麼在阻塞後一定要把鎖放開,等到合適的執行緒拿到鎖去修改臨界資源,否則會出現死鎖

2 線上程被喚醒後第一件事也應該是爭取拿到鎖,恢復以前加鎖的狀態.

否則在執行條件變數成立後的程式碼也法保證其原子性

所以條件變數和鎖是相輔相成的:

條件變數需要鎖的保護
鎖需要 條件變數成立後,後重新上鎖

條件變數為什麼要使用while迴圈判斷,而不是if

首先我們應該瞭解,條件變數是用來阻塞或者喚醒執行緒的,

阻塞和喚醒是依靠訊號機制來處理的,

而條件變數中的條件是我們自己規定的,

也就是說當條件成立後,作業系統給阻塞程序傳送訊號,喚醒這個程序

那萬一作業系統抽風了,隨便給程序傳送喚醒訊號 (此時條件還沒成立),

執行緒醒了之後就會在條件沒成立的情況下執行之後的程式碼

這也是第一點 用if 不能保證bug訊號的有效處理, 但是
while()
{
cond_wait(&cond,&mutex);
}
喚醒操作後如果再次競爭到鎖,第一件事就是再次進入while 看條件是否成立 能有效杜絕bug訊號

2.
生產消費者模型, 生產者生產一個產品,兩個消費者 A和B 同時競爭這一個產品

假定是兩個消費者都先後拿到鎖,發現沒有商品然後睡眠放鎖
此時必定生產者得到鎖,生產一個產品,然後退出
當用broadcat或者signal喚醒消費者時,
假設消費者A先拿到了鎖 消費完產品之後退出
B後拿到鎖, 因為是while 迴圈,又會執行一次判斷 發現沒有產品, 接著進入等待

如果 此時條件判斷改成if 消費者b在wait被喚醒後 會直接執行接下來的消費語句

會發現生產者之只生產了1個產品,喚醒了兩個消費者,兩個消費者同時”消費”了一個產品
錯誤!
驗證程式碼

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
pthread_mutex_t mutex;
pthread_cond_t cond;
int flag = 0;

void* product(void* msg)
{
    char* who = (char*) msg;
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    flag = 1;
    pthread_cond_broadcast(&cond);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}
void* consume(void* msg)
{
    char* who = (char*) msg;
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while(flag == 0)
        pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
    printf(" %s said : i got the flag\n", who);
    flag = 0;
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    return NULL;
}
int main()
{
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&cond, NULL);
    pthread_t producter, consumer_1, consumer_2;
    pthread_create(&producter, NULL, product, "producter");
    pthread_create(&consumer_1, NULL, consume, "consumer_1");
    pthread_create(&consumer_2, NULL, consume, "consumer_2");
    pthread_join(producter, NULL);
    pthread_join(consumer_1, NULL);
    pthread_join(consumer_2, NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&cond);
}