互斥量和條件變量

ps：參考了不少博客，可是當時沒記下連接。。。

互斥器和條件變量用法以下：

pthread_mutex_lock(&lock);
while (condition_is_false) {
    pthread_cond_wait(&cond, &lock);
}

上面那個while能換成if嗎？答案是不能，不然會致使spurious wakeup虛假喚醒。由於不只要在pthread_cond_wait前要檢查條件是否成立，在pthread_cond_wait以後也要檢查。由於pthread_cond_wait不只能被pthread_cond_signal/pthread_cond_broadcast喚醒，並且還會被其它信號喚醒，後者就是虛假喚醒。
並且有可能多個線程被同時喚醒。那麼在第一個獲取完資源後，後面的全都沒法獲取資源了。
pthread_cond_wait內的互斥量只能保證同步。

linux的pthread_cond_wait是用futex系統調用，這個是慢速系統調用，看過apue知道任何慢速系統調用被信號打斷的時候會返回-1，而且把errno置爲EINTR，若是慢速系統調用的重啓功能被關閉，須要在調用該系統調用的地方手動重啓它，像下面這樣：

while (1) {
    int ret = syscall();
    if (ret < 0 && errno == EINTR)
        continue;
    else
        break;
}

可是futex不能這麼用，由於futex結束後到再次重啓這個過程有個時間窗，在這個窗口內可能發生了pthread_cond_signal/phread_cond_broadcast，若是發生這種狀況，再進行pthread_cond_wait的時候就錯過了一次條件變量的變化，就會無限等待下去。可是若是不像上面那樣寫又沒法重啓futex系統調用，咋整呢？這就回到了上面檢查布爾條件的時候爲何用while而不用if。

用while不會由於虛假喚醒而錯過phread_cond_signal/pthread_cond_broadcast，並且在經過判斷while條件不成立檢測出這次喚醒爲虛假喚醒並繼續調用futex繼續等待。

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爲何要有條件變量：

舉個例子：在應用程序中有連個線程thread1，thread2，thread3和thread4，有一個int類型的全局變量iCount。iCount初始化爲0，thread1和thread2的功能是對iCount的加1，thread3的功能是對iCount的值減1，而thread4的功能是當iCount的值大於等於100時，打印提示信息並重置iCount=0。
hread4並不知道何時iCount會大於等於100，因此就會一直在循環判斷，可是每次判斷都要加鎖、解鎖(即便本次並無修改iCount)。這就帶來了問題一，CPU浪費嚴重。
因此經過條件變量能夠避免CPU的浪費，並及時通知。

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釋放順序：

• (1) 按照 unlock(mutex); condition_signal()順序， 當等待的線程被喚醒時，由於mutex已經解鎖，所以被喚醒的線程很容易就鎖住了mutex而後從conditon_wait()中返回了。
• (2) 按照 condition_signal(); unlock(mutext)順序，當等待線程被喚醒時，它試圖鎖住mutex,可是若是此時mutex還未解鎖，則線程又進入睡眠，mutex成功解鎖後，此線程在再次被喚醒並鎖住mutex，從而從condition_wait()中返回。

能夠看到，按照(2)的順序，對等待線程可能會發生2次的上下文切換，嚴重影響性能。所以在後來的實現中，對(2)的狀況，若是線程被喚醒可是不能鎖住mutex,則線程被轉移(morphing)到互斥量mutex的等待隊列中，避免了上下文的切換形成的開銷。 -- wait morphing