計算機操做系統基礎(十四)---線程同步之條件變量

引言

本文爲第十四篇，線程同步之條件變量，在上一篇文章是介紹了讀寫鎖，讀寫鎖在多讀少寫的狀況下，性能要強於互斥量。本篇再介紹一種重要的處理線程同步的方法---條件變量

條件變量

• 條件變量是一種相對複雜的線程同步方法
• 條件變量容許線程睡眠，直到知足某種條件
• 當知足條件時，能夠向該線程發送信號，通知喚醒線程

對於前邊所介紹的生產者-消費者模型，實際上是有必定的漏洞的

• 當緩衝區小於0時，不容許消費者消費，消費者必須等待
• 當緩衝區滿時，不容許生產者往緩衝區生產，生產者必須等待

在前邊的文章中並無對這個進行約束，在本文學習條件變量時，將對這個進行更嚴謹的約束

假設此時緩衝區等於0，當生產者生產一個產品時，喚醒可能等待的消費者。假設緩衝區滿時，當消費者消費一個產品時，喚醒可能等待的生產者

條件變量的示例(須要配合互斥量來使用)

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<pthread.h>
#include<vector>
#include<queue>

//臨界資源
int num=0;
//緩衝區最大值
int MAX_BUF=100;
//定義條件變量
pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER;
//定義互斥量
pthread_mutex_t mutex=PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void* producer(void*){
    while(true){
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while(num>=MAX_BUF){
            //等待
            pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
            printf("緩衝區滿了，等待消費者消費\n");
        }
        num+=1;
        printf("生產一個產品，當前產品數量爲：%d", num);
        sleep(1);//生產產品所需時間
        //通知可能等待的消費者
        pthread_cond_signal(&cond);
        printf("通知消費者...\n");
        //解鎖
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
        sleep(1);生產產品的頻率
    }
}

void* consumer(void*){
    while(true){
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        while(num<=0){
            //等待
            pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
       printf("緩衝區空了，等待生產者生產\n");     
        }
        num-=1;
        printf("消費一個產品，當前產品數量爲：%d", num);
        sleep(1);
        //通知可能等待的生產者
        pthread_cond_signal(&cond);
        printf("通知生產者...\n");
        //解鎖
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }
}

int main()
{
        //定義兩個線程
        pthread_t thread1,thread2;
        //一個執行生產者邏輯，一個執行消費者邏輯
        pthread_create(&thread1, NULL, &producer, NULL);
        pthread_create(&thread2, NULL, &consumer, NULL);
        pthread_join(&thread1, NULL);
        pthread_join(&thread2, NULL);
        
        return 0;
}

執行結果：

在快速變化的技術中尋找不變，纔是一個技術人的核心競爭力。知行合一，理論結合實踐