p_threads:条件变量锁定

Question

假设我有4个线程，一个生产者和三个消费者，一个互斥量和一个条件变量，每个消费者都运行相同的函数，如下所示：

mutexlock(mutex)
signal[i] = 1;
while(signal[i] == 1) {
condwait(cond, mutex)
}
mutexunlock(mutex)

制作人做了下面的事情

if(signal == 1) 
{
set 0 - atomically using CAS
mutexlock(mutex)
condbroadcast(cond)
mutexunlock(mutex)
}

比方说，如果锁中有多个消费者，他们不会争抢cond变量吗？我是否应该为每个线程创建一个条件变量，或者p_thread条件变量是否可以在没有任何争用条件的情况下跨多个线程共享？

Answer 1

当你创建一个多线程程序时，它们共享资源信号，所有的三个线程都将竞争resources.When信号== 0，当你发送广播时，没有获得资源的线程会被放入条件variable.And的队列中，条件变量中所有等待的线程都会变弱，竞争resouce.Here是C语言中多线程初学者的tourial。

Answer 2

pthread_cond_wait的语义是释放获得性互斥并阻塞条件变量。当信号到达时，块被释放，然后pthread_cond_wait获得互斥锁。

因此，在您的例子中，当您使用pthread_cond_broadcast时，所有阻塞在条件上的线程都将超过这个点，但在此之后，其中一个线程将被授予互斥锁。哪个？这取决于解锁后调度器唤醒它们的顺序，以及在两个或更多线程试图在某个时刻获取锁的情况下的pthread实现。可以放心地认为它是随机的。

如果您用pthread_cond_signal替换pthread_cond_broadcast，信号将被传递到一些线程。是的，它应该是一个，但有时可以从条件变量中释放多个。不过，发送信号的线程(或多个线程)将由调度程序选择。如果不止一个从cond等待中被唤醒，它们将争夺互斥量。和以前一样，你可以认为结果是随机的。

让我们来看看documentation

如果多个线程在条件变量上被阻塞，则调度策略应确定线程解锁的顺序。

在多处理器上，pthread_cond_signal()的实现可能无法避免对一个条件变量上阻塞的多个线程进行解锁。

顺便说一句，我很好奇。最近有几个关于条件变量的问题(你们都在为你的uni做一个项目吗？)在过去24小时内我看到的每个问题中，我都看到了下面的信号模式：

pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_broadcast(&cond); /* or signal */
pthread_mutex_unlock(&mutex);

当等待线程具有以下条件时：

pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_wait(&cond,&mutex);
/* do something */
pthread_mutex_unlock(&mutex);

这背后的原因是什么？

等待线程在cond上等待，mutex被释放。所以发信号的线程获取mutex上的锁，发信号给其他线程。就在这一刻，他们--仍然在pthread_cond_wait内部--通过了cond封锁，然后他们试图获得mutex上的锁。当然，它们不能，因为锁是由信令线程持有的。然后，信令线程释放mutex，等待线程最终可以通过一个接一个地获取mutex来进行处理。

对于信号写入者和等待的消费者来说，这个模式应该如下所示。

对于编写者：

while(loop_condition) {
    prepare_data() /* it could be a long process */
    lock(&mutex);
    add_data_to_queue(); /* fast, inside critical section */
    unlock(&mutex);
    signal(&cond); /* or broadcast */
}

对于消费者：

while(consumer_loop_condition) {
    lock(&mutex);
    while(!data_ready_to_process()) {
        wait(&cond,&mutex);
    }
    fetch_data(); /* fast, still inside critical section */
    unlock(&mutex);
    if(got_data) {
        process_data(); /* could be a long process */
    }
}

有关cond/mutexes的更多解释和一些示例代码，请参阅this answer。