pthread_cond_wait的等待和激发

Posted 2023-03-29

参考技术A

int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex)
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime)
等待条件有两种方式：条件等待pthread_cond_wait()和计时等待pthread_cond_timedwait()，其中计时等待方式如果在给定时刻前条件没有满足，则返回ETIMEOUT，结束等待，其中abstime以与time()系统调用相同意义的绝对时间形式出现，0表示格林尼治时间1970年1月1日0时0分0秒。
无论哪种等待方式，都必须和一个互斥锁配合，以防止多个线程同时请求pthread_cond_wait()（或pthread_cond_timedwait()，下同）的竞争条件（Race Condition）。mutex互斥锁必须是普通锁（PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP）或者适应锁（PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP），且在调用pthread_cond_wait()前必须由本线程加锁（pthread_mutex_lock()），而在更新条件等待队列以前，mutex保持锁定状态，并在线程挂起进入等待前解锁。在条件满足从而离开pthread_cond_wait()之前，mutex将被重新加锁，以与进入pthread_cond_wait()前的加锁动作对应。
激发条件有两种形式，pthread_cond_signal()激活一个等待该条件的线程，存在多个等待线程时按入队顺序激活其中一个；而pthread_cond_broadcast()则激活所有等待线程。
现在来看一段典型的应用：看注释即可。 #include<pthread.h>#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>static pthread_mutex_t mtx=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;static pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER;struct node     int n_number;    struct node *n_next; *head=NULL; /*[thread_func]*//*释放节点内存*/static void cleanup_handler(void*arg)     printf(Clean up handler of second thread.\\n);    free(arg);    (void)pthread_mutex_unlock(&mtx);static void *thread_func(void *arg)     struct node*p=NULL;    pthread_cleanup_push(cleanup_handler,p);    pthread_mutex_lock(&mtx);    //这个mutex_lock主要是用来保护wait等待临界时期的情况，    //当在wait为放入队列时，这时，已经存在Head条件等待激活    //的条件，此时可能会漏掉这种处理    //这个while要特别说明一下，单个pthread_cond_wait功能很完善，    //为何这里要有一个while(head==NULL)呢？因为pthread_cond_wait    //里的线程可能会被意外唤醒，如果这个时候head==NULL，    //则不是我们想要的情况。这个时候，    //应该让线程继续进入pthread_cond_wait    while(1)         while(head==NULL)             pthread_cond_wait(&cond,&mtx);                //pthread_cond_wait会先解除之前的pthread_mutex_lock锁定的mtx，        //然后阻塞在等待队列里休眠，直到再次被唤醒        //（大多数情况下是等待的条件成立而被唤醒，唤醒后，        //该进程会先锁定先pthread_mutex_lock(&mtx);，        //再读取资源用这个流程是比较清楚的        /*block-->unlock-->wait()return-->lock*/        p=head;        head=head->n_next;        printf(Got%dfromfrontofqueue\\n,p->n_number);        free(p);        pthread_mutex_unlock(&mtx);//临界区数据操作完毕，释放互斥锁    pthread_cleanup_pop(0);    return 0;int main(void)     pthread_t tid;    int i;    struct node *p;    pthread_create(&tid,NULL,thread_func,NULL);    //子线程会一直等待资源，类似生产者和消费者，    //但是这里的消费者可以是多个消费者，    //而不仅仅支持普通的单个消费者，这个模型虽然简单，    //但是很强大    for(i=0;i<10;i++)         p=(struct node*)malloc(sizeof(struct node));        p->n_number=i;        pthread_mutex_lock(&mtx);//需要操作head这个临界资源，先加锁，        p->n_next=head;        head=p;        pthread_cond_signal(&cond);        pthread_mutex_unlock(&mtx);//解锁        sleep(1);        printf(thread1wannaendthecancelthread2.\\n);    pthread_cancel(tid);    //关于pthread_cancel，有一点额外的说明，它是从外部终止子线程，    //子线程会在最近的取消点，退出线程，而在我们的代码里，最近的    //取消点肯定就是pthread_cond_wait()了。    pthread_join(tid,NULL);    printf(Alldone--exiting\\n);    return 0;

waitpid 和 pthread_cond_wait(3)

【中文标题】waitpid 和 pthread_cond_wait(3)

【英文标题】：waitpid and pthread_cond_wait(3)

【发布时间】：2012-09-06 12:11:58

【问题描述】：

我正在开发一个使用生产者和消费者线程的 linux 应用程序。这是一个相当成熟的应用程序，我不想过多地改变架构。

生产者和消费者线程通过等待队列链接。这是一个通过 std::queue 以及条件变量和互斥锁实现的类。

现在我希望消费者线程能够派生/执行子进程，并等待子进程完成或可等待队列非空，以先发生者为准。如果等待队列不为空，则必须终止子进程。 编辑：子进程是无法更改的第三方应用程序。

一种可能性是当子进程终止时在我的条件变量上调用 pthread_cond_signal()，但如何实现呢？我不能使用 SIGCHLD 的处理程序，至少不能直接使用，因为man page 说 pthread_cond_signal() 不能从信号处理程序中使用。

一种可能的方法是产生子进程，然后启动一个线程到阻塞的 waitpid()，最后是 pthread_cond_signal()。不过，这似乎有点笨拙：我真的需要生成一个线程来监视 pid 吗？

对于混合 waitpid 和 select/poll/epoll，有 Self Pipe Trick。混合等待PID和条件变量是否有任何等价物？

注意 1： 在某些实现中，SIGCHLD 会中断条件变量等待函数。这不是可移植的，如果可能的话，我宁愿不依赖这种行为。

注意 2： 由于条件变量封装在可等待队列类中，我需要扩展该类以允许应用程序向互斥体发出信号。这只是一个微不足道的实现细节，我在我的问题中已经掩饰了。

【问题讨论】：

@user1548637：有趣的想法，但我无法更改子应用程序。他们都是第三者。为了清楚起见，我会将其添加到我的问题中。

@user1548637：您对帮助应用程序的建议会很好，因为那时我只需要一个帮助应用程序来处理所有不同的子应用程序。如果可能的话，我仍然想要一个不涉及额外进程或线程开销的解决方案。

因为你不能让你的子进程做任何类型的工作（这对于让它与你交互是必要的），你可能不会有任何其他的解决方案，而不是执行多个锁定功能（在不同的线程中）。虽然我可以想到其他方式，但我不确定您是否可以从信号处理程序内部发出信号。

或者如果你可以使用信号量锁，它也可以代替发出信号（但我认为这是可能的）。你知道吗？

@user1548637：信号量的唯一问题是我需要使用仅适用于 CLOCK_REALTIME 的 sem_timedwait()。条件变量通过 pthread_condattr_setclock() 允许 CLOCK_MONOTONIC 作为选项。这对我来说很重要，因为目标平台可能会不时地重新同步其系统时钟。我将研究将 CLOCK_MONOTONIC 与信号量一起使用的方法......

【参考方案1】：

也许这行得通，但我不确定：

创建一个信号量，该信号量将在您的等待队列中注册，并在等待队列本身要更改其自己的锁以指示状态更改时锁定/更改/解锁。你应该在它持有信号量的同时改变它自己的互斥锁。

为SIGCHLD 实现一个信号处理程序，然后在第 3 方应用程序终止时执行信号量锁定/更改/解锁，如果不是这种情况，则不执行任何操作。

在上述情况下，他们将等待 1 并在您的信号量上递增（作为一个信号量操作），当他们想要获取信号量锁时，然后做他们的工作然后更改信号量到 0（减 2）以便为您的等待线程解锁它。这样，您就不会从任何队列/第 3 方应用程序中连续获得两个成功的锁。

在您的实际线程中，应该等待第 3 方应用程序终止或等待队列，您基本上让它在等待 0 时等待同一信号量上的锁定（并减少它，如果有其他服务员为 0）。如果获得了锁，则检查等待队列上的互斥锁是否已释放。如果没有，您知道您的第 3 方应用程序已终止。您执行您的工作，然后通过递增将信号量更改为 1，从而再次为您的队列和第 3 方应用程序解锁信号量。

由于信号处理程序可以中断semop(2)-lock 调用，因此您必须检查EINTR 并循环您的任何锁定尝试。

如果保证信号处理程序将完成它的执行（我认为确实如此），这可能会起作用。