Linux多線程編程怎么實現

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引言
條件變量是利用線程間共享的全局變量進行同步的一種機制，主要包括兩個動作：一個線程等待條件變量的條件成立而掛起（此時不再占用cpu）；另一個線程使條件成立（給出條件成立信號）。為了防止競爭，條件變量的使用總是和一個互斥鎖結合在一起。

函數原型
1. 定義條件變量

#include <pthread.h>

/* 定義兩個條件變量 */
pthread_cond_t cond_pro, cond_con;

2. 初始化和銷毀條件變量

#include <pthread.h>

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *restrict cond, const pthread_condattr_t *restrict attr);int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond); /* 初始化條件變量 */
pthread_cond_init(&cond_pro, null);
pthread_cond_init(&cond_con, null);
/* 銷毀條件變量 */
pthread_cond_destroy(&cond_pro);
pthread_cond_destroy(&cond_pro);

3. 等待和激發條件

#include <pthread.h>

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *restrict cond, pthread_mutex_t *restrict mutex);

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
/* 等待條件 */
/* 注意：pthread_cond_wait為阻塞函數。解開鎖，再等待。等條件滿足時，需要搶到鎖，才可以被喚醒*/  
pthread_cond_wait(&cond_pro,&mutex); 

/* 激發條件 */
/* 所有因為不滿足條件的線程都會阻塞在條件變量cond_pro中的一個隊列中 */
/* 以廣播方式，通知所有被阻塞的所有線程 */
pthread_cond_broadcast(&cond_pro);
/* 以signal方式，只通知排在最前面的線程 */
pthread_cond_signal(&cond_pro);

代碼

/*************************************************************************
  > file name: my_con.c
  > author: krischou
  > mail:zhoujx0219@163.com 
  > created time: tue 26 aug 2014 10:24:29 am cst
 ************************************************************************/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#define cell 10
#define flore 0

 

int i = 0; /* 所有線程共享的全局變量，此處假定至多遞增至10，最小減到0 */

pthread_mutex_t mutex;       /* 定義互斥鎖 */
pthread_cond_t cond_pro, cond_con; /* 定義兩個條件變量 */

/* 生產者線程 */
void* pro_handler(void *arg)
{
  pthread_detach(pthread_self());  /* 由系統回收線程資源，而非主線程回收資源 ，此類情況主線程是個服務器，永久不會退出 */
  
  while(1)
  {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while(i >= cell)
    {
      pthread_cond_wait(&cond_pro,&mutex); 
      /* continue是輪詢，此處是阻塞 */
      /* 把鎖放開再等 ，第一個參數是結構體指針，其中有成員存放被阻塞的函數 */
      /*不占cpu*/
      /* 不滿足條件時才會等 ，需要別人告訴它，才能喚醒它*//* 當它返回時，鎖也要回來了*/
    }
    i++;
    if(i == 1)
    {
      /* 由空到不空，喚醒消費者 */
      pthread_cond_signal(&cond_con);  /*不會立馬signal被阻塞的消費者線程，因為其還要等鎖搶回來*/
    }
    printf("add i: %d \n", i);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    sleep(rand() % 5 + 1);
  }
}

/* 消費者線程 */
void* con_handler(void *arg)
{
  pthread_detach(pthread_self());
  while(1)
  {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while(i <= flore)
    {
      pthread_cond_wait(&cond_cno,&mutex);
    }
    i--;
    if(i == 9) /* 由滿到不滿，要告訴生產者,以便將其喚醒 *//*此處，直接signal也可以，我們是為了更加精確*/
    {
      pthread_cond_signal(&cond_pro);
    }
    printf("con i: %d \n", i);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    sleep(rand() % 5 + 1);
  }
}

int main(int argc, char *argv[]) // exe +num -num
{
  srand(getpid());
  int con_cnt, pro_cnt;
  pro_cnt = atoi(argv[1]);
  con_cnt = atoi(argv[2]);
  pthread_mutex_init(&mutex,null);
  pthread_cond_init(&cond_pro,null);
  pthread_cond_init(&cond_con,null);
  pthread_t *arr = (pthread_t*)calloc(con_cnt + pro_cnt , sizeof(pthread_t));
  int index = 0;
  while(pro_cnt > 0)
  {
    pthread_create(arr + index, null, pro_handler, null);
    index++;
    pro_cnt--;
  }
  while(con_cnt > 0)
  {
    pthread_create(arr + index, null, con_handler, null);
    index++;
    con_cnt--;
  }
  while(1);
  pthread_mutex_destroy(&mutex);
  pthread_cond_destroy(&cond_pro);
  pthread_cond_destroy(&cond_con);
  return 0;
}

注意
無論是在生產者線程，還是在消費者線程中。標記黃色部分的判斷條件必須用while。以生產者線程舉例，當i>=cell時，也就是i滿時，此時執行pthread_cond_wait(&cond_cno,&mutex); 該生產者線程被掛起。必須等到消費者線程pthread_cond_signal(&cond_pro); 將其喚醒。但是消費者將其signal還不夠，被掛其的生產者線程必須重新拿到鎖，才可以被激活。但是，由于在消費者signal的同時，生產者并不能立即搶到鎖，所以此時可能i值又改變變為大于等于10了。因此必須用while。不然可能導致i>10。

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