linux线程同步-条件变量-附可运行源码

tech2025-10-28  4

条件变量是用来等待而不是用来上锁的。条件变量用来自动阻塞一个线程,直到某特殊情况发生为止。通常条件变量和互斥锁同时使用。

条件变量使我们可以睡眠等待某种条件出现。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:

一个线程等待"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)。

条件的检测是在互斥锁的保护下进行的。如果一个条件为假,一个线程自动阻塞,并释放等待状态改变的互斥锁。如果另一个线程改变了条件,它发信号给关联的条件变量,唤醒一个或多个等待它的线程,重新获得互斥锁,重新评价条件。如果两进程共享可读写的内存,条件变量可以被用来实现这两进程间的线程同步。

使用条件变量之前要先进行初始化。可以在单个语句中生成和初始化一个条件变量如:pthread_cond_t my_condition=PTHREAD_COND_INITIALIZER;(用于进程间线程的通信)。可以利用函数pthread_cond_init动态初始化。

条件变量分为两部分: 条件和变量. 条件本身是由互斥量保护的. 线程在改变条件状态前先要锁住互斥量. 它利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制。

一个典型的示例就是生产-消费者模型,生产者生产数据,消费者消费数据,当无数据时,消费者只能等待,当生产者生产了数据,会通知消费者已经有数据,可以消费了。示例代码如下:

#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> pthread_cond_t has_data = PTHREAD_COND_INITIALIZER; //初始化条件变量 pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; //初始化互斥锁 //建立一个公共访问区域 struct msg{ int num; struct msg* next; }; struct msg *head; void *producer(void *p) { struct msg* mp; while(1) { mp = (struct msg*)malloc(sizeof(struct msg)); pthread_mutex_lock(&lock); mp->num = rand() % 100 + 1; mp->next = head; head = mp; printf("----Procuder-----tid = %lu, num=%d\n", pthread_self(), mp->num); pthread_mutex_unlock(&lock); pthread_cond_signal(&has_data); sleep(rand() % 3); } } void *consumer(void *p) { struct msg* mp; while(1) { pthread_mutex_lock(&lock); while(head == NULL) { pthread_cond_wait(&has_data, &lock); } mp = head; head = mp->next; printf("---Consumer--- tid = %lu, num = %d\n", pthread_self(), mp->num); pthread_mutex_unlock(&lock); free(mp); sleep(rand() % 2); } } int main() { pthread_t pth_producer; pthread_t pth_consumer; srand(time(NULL)); pthread_create(&pth_producer, NULL, producer, NULL); pthread_create(&pth_consumer, NULL, consumer, NULL); pthread_join(pth_producer, NULL); pthread_join(pth_consumer, NULL); return 0; }

结果如下:

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