linux多線程編程，你還在用sleep麼？用pthread_cond_timedwait吧

gnal(&cond);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
printf(「Wait for thread to exit\n」);
pthread_join(thread, NULL);
printf(「Bye\n」);
return 0;
}

說明(翻譯摘要中提供的鏈接，翻譯的很差，湊合的看吧)：

pthread_cond_timedwait()函數阻塞住調用該函數的線程，等待由cond指定的條件被觸發（pthread_cond_broadcast() or pthread_cond_signal()）。

當pthread_cond_timedwait()被調用時，調用線程必須已經鎖住了mutex。函數pthread_cond_timedwait()會對mutex進行【解鎖和執行對條件的等待】（原子操做）。這裏的原子意味着：解鎖和執行條件的等待是原則的，一體的。（In this case, atomically means with respect to the mutex and the condition variable and other access by threads to those objects through the pthread condition variable interfaces.）

若是等待條件知足或超時，或線程被取消，調用線程須要在線程繼續執行前先自動鎖住mutex，若是沒有鎖住mutex，產生EPERM錯誤。即，該函數返回時，mutex已經被調用線程鎖住。

等待的時間經過abstime參數（絕對系統時間，過了該時刻就超時）指定，超時則返回ETIMEDOUT錯誤碼。開始等待後，等待時間不受系統時鐘改變的影響。

儘管時間經過秒和納秒指定，系統時間是毫秒粒度的。須要根據調度和優先級緣由，設置的時間長度應該比預想的時間要多或者少點。能夠經過使用系統時鐘接口gettimeofday()得到timeval結構體。

注: 爲了可靠的使用條件變量和確保不忘記對條件變量的喚醒操做，應該採用一個bool變量和mutex變量同條件變量配合使用。如本文demo。

 

 

 

最近開始入手網絡編程領域，簡單的學習了PThread的幾個庫方法，而後就開始進項目組學習了。遇到的最大問題就是死鎖問題，由於我用的方法是:
     pthread_cond_wait（）和 pthread_cond_signal() 來控制的,有的時候看着明明是對的或者說是單步調試的狀況下是正確的,可是一運行就卡住不動了,實在是太鬱悶了,這個時候我發現了一個有用的函數:
pthread_cond_timedwait
   (pthread_cond_t * _cond,pthread_mutex_t * _mutex,_const struct timespec * _abstime);
這個函數的解釋爲:比函數pthread_cond_wait()多了一個時間參數，經歷abstime段時間後，即便條件變量不知足，阻塞也被解除。
一看到後面這句話,就比較激動,這樣的話,我只須要把pthread_cond_wait函數替換爲 pthread_cond_timedwait函數,這樣即便有的時候發生死鎖了,也可讓程序本身解開,從新進入正常的運行狀態.好,開始學習這個函數.
     這個函數和pthread_cond_wait主要差異在於第三個參數,這個_abstime，從函數的說明來看,這個參數並非像紅字所描述的經歷了abstime段時間後，而是到達了abstime時間，然後才解鎖,因此這裏當咱們用參數的時候不能直接就寫個時間間隔,好比5S,而是應該寫上到達的時間點.因此初始化的過程爲:
　　struct timespec timeout;　　//定義時間點
　　timeout.tv_sec=time(0)+1; //time(0) 表明的是當前時間 而tv_sec 是指的是秒
　　timeout.tv_nsec=0;             //tv_nsec 表明的是納秒時間
    這樣這個結構體的意思是,當函數到達到距離當前時間1s的時間點的時候,線程自動甦醒。而後再調用 pthread_cond_timedwait的方法就徹底OK. 順便再附上linux下全部的時間表明含義.
   

關於Linux下時間編程的問題：

 

1. Linux下與時間有關的結構體

struct timeval

{

int tv_sec;

int tv_usec;

};

其中tv_sec是由凌晨開始算起的秒數，tv_usec則是微秒(10E-6 second)。

 

struct timezone

{

int tv_minuteswest;

int tv_dsttime;

};

tv_minuteswest是格林威治時間往西方的時差，tv_dsttime則是時間的修正方式。

 

struct timespec

{

long int tv_sec;

long int tv_nsec;

};

tv_nsec是nano second(10E-9 second)。

 

struct tm

{

int tm_sec;

int tm_min;

int tm_hour;

int tm_mday;

int tm_mon;

int tm_year;

int tm_wday;

int tm_yday;

int tm_isdst;

};

tm_sec表「秒」數，在[0,61]之間，多出來的兩秒是用來處理跳秒問題用的。

tm_min表「分」數，在[0,59]之間。

tm_hour表「時」數，在[0,23]之間。

tm_mday表「本月第幾日」，在[1,31]之間。

tm_mon表「本年第幾月」，在[0,11]之間。

tm_year要加1900表示那一年。

tm_wday表「本第幾日」，在[0,6]之間。

tm_yday表「本年第幾日」，在[0,365]之間，閏年有366日。

tm_isdst表是否爲「日光節約時間」。

struct itimerval

{

struct timeval it_interval;

struct timeval it_value;

};

it_interval成員表示間隔計數器的初始值，而it_value成員表示間隔計數器的當前值。

 

2.得到當前時間

在全部的UNIX下，都有個time()的函數

time_t time(time_t *t);

這個函數會傳回從epoch開始計算起的秒數，若是t是non-null，它將會把時間值填入t中。

對某些須要較高精準度的需求，Linux提供了gettimeofday()。

int gettimeofday(struct timeval * tv,struct timezone *tz);

int settimeofday(const struct timeval * tv,const struct timezone *tz);

struct tm格式時間函數

struct tm * gmtime(const time_t * t);

轉換成格林威治時間。有時稱爲GMT或UTC。

struct tm * localtime(const time_t *t);

轉換成本地時間。它能夠透過修改TZ環境變數來在一臺機器中，不一樣使用者表示不一樣時間。

time_t mktime(struct tm *tp);

轉換tm成爲time_t格式，使用本地時間。

tme_t timegm(strut tm *tp);

轉換tm成爲time_t格式，使用UTC時間。

double difftime(time_t t2,time_t t1);

計算秒差。

3.文字時間格式函數

char * asctime(struct tm *tp);

char * ctime(struct tm *tp);

這兩個函數都轉換時間格式爲標準UNIX時間格式。

Mon May 3 08:23:35 1999

ctime一率使用當地時間，asctime則用tm結構內的timezone資訊來表示。

size_t strftime(char *str,size_t max,char *fmt,struct tm *tp);

strftime有點像sprintf，其格式由fmt來指定。

%a : 本第幾天名稱，縮寫。

%A : 本第幾天名稱，全稱。

%b : 月份名稱，縮寫。

%B : 月份名稱，全稱。

%c : 與ctime/asctime格式相同。

%d : 本月第幾日名稱，由零算起。

%H : 當天第幾個小時，24小時制，由零算起。

%I : 當天第幾個小時，12小時制，由零算起。

%j : 當年第幾天，由零算起。

%m : 當年第幾月，由零算起。

%M : 該小時的第幾分，由零算起。

%p : AM或PM。

%S : 該分鐘的第幾秒，由零算起。

%U : 當年第幾，由第一個日開始計算。

%W : 當年第幾，由第一個一開始計算。

%w : 當第幾日，由零算起。

%x : 當地日期。

%X : 當地時間。

%y : 兩位數的年份。

%Y : 四位數的年份。

%Z : 時區名稱的縮寫。

%% : %符號。

char * strptime(char *s,char *fmt,struct tm *tp);

如同scanf同樣，解譯字串成爲tm格式。

%h : 與%b及%B同。

%c : 讀取%x及%X格式。

%C : 讀取%C格式。

%e : 與%d同。

%D : 讀取%m/%d/%y格式。

%k : 與%H同。

%l : 與%I同。

%r : 讀取"%I:%M:%S %p"格式。

%R : 讀取"%H:%M"格式。

%T : 讀取"%H:%M:%S"格式。

%y : 讀取兩位數年份。

%Y : 讀取四位數年份。

下面舉一個小例子，說明如何得到系統當前時間：

time_t now;

struct tm *timenow;

char strtemp[255];

time(&now);

timenow = localtime(&now);

printf("recent time is : %s \n", asctime(timenow))

 

 

 

 

‍1 pthread_cond_timedwait行爲和pthread_cond_wait同樣，在返回的時候都要再次lock mutex.
2 pthread_cond_timedwait所謂的若是沒有等到條件變量，超時就返回，並不確切。
若是pthread_cond_timedwait超時到了，可是這個時候不能lock臨界區，pthread_cond_timedwait並不會當即返回，可是在pthread_cond_timedwait返回的時候，它仍在臨界區中，且此時返回值爲ETIMEDOUT.
其實，這樣的設計也是符合邏輯的。

使用條件變量最大的好處是能夠避免忙等。至關與多線程中的信號。

條件變量是線程中的東西就是等待某一條件的發生和信號同樣

如下是說明
，條件變量使咱們能夠睡眠等待某種條件出現。
條件變量是利用線程間共享的全局變量進行同步的一種機制，主要包括兩個動做：一個線程等待"條件變量的條件成立"而掛起；另外一個線程使"條件成立"（給出條件成立信號）。爲了防止競爭，條件變量的使用老是和一個互斥鎖結合在一塊兒。
條件變量類型爲pthread_cond_t 


建立和註銷
條件變量和互斥鎖同樣，都有靜態動態兩種建立方式，靜態方式使用PTHREAD_COND_INITIALIZER常量，以下：
pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER
動態方式調用pthread_cond_init()函數，API定義以下：
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr)
儘管POSIX標準中爲條件變量定義了屬性，但在LinuxThreads中沒有實現，所以cond_attr值一般爲NULL，且被忽略。
註銷一個條件變量須要調用pthread_cond_destroy()，只有在沒有線程在該條件變量上等待的時候才能註銷這個條件變量，不然返回EBUSY。API定義以下：
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond)

等待和激發
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)
等待條件有兩種方式：無條件等待pthread_cond_wait()和計時等待pthread_cond_timedwait()，其中計時等待方式若是在給定時刻前條件沒有知足，則返回ETIMEOUT，結束等待，其中abstime以與time()系統調用相贊成義的絕對時間形式出現，0表示格林尼治時間1970年1月1日0時0分0秒。
使用絕對時間而非相對時間的優勢是。若是函數提早返回（極可能由於捕獲了一個信號，）
不管哪一種等待方式，都必須和一個互斥鎖配合，以防止多個線程同時請求pthread_cond_wait()（或pthread_cond_timedwait()，下同）的競爭條件（Race Condition）。mutex互斥鎖必須是普通鎖（PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP）或者適應鎖（PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP），且在調用pthread_cond_wait()前必須由本線程加鎖（pthread_mutex_lock()），而在更新條件等待隊列之前，mutex保持鎖定狀態，並在線程掛起進入等待前解鎖。在條件知足從而離開pthread_cond_wait()以前，mutex將被從新加鎖，以與進入pthread_cond_wait()前的加鎖動做對應。
激發條件有兩種形式，pthread_cond_signal()激活一個等待該條件的線程，存在多個等待線程時按入隊順序激活其中一個；而pthread_cond_broadcast()則激活全部等待線程。 


其餘
pthread_cond_wait()和pthread_cond_timedwait()都被實現爲取消點，所以，在該處等待的線程將當即從新運行，在從新鎖定mutex後離開pthread_cond_wait()，而後執行取消動做。也就是說若是pthread_cond_wait()被取消，mutex是保持鎖定狀態的，於是須要定義退出回調函數來爲其解鎖。

EXAMPLE
Consider two shared variables x and y, protected by the mutex mut, and
a condition variable cond that is to be signaled whenever x becomes
greater than y.

int x,y;
pthread_mutex_t mut = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

Waiting until x is greater than y is performed as follows:

pthread_mutex_lock(&mut);
while (x <= y) {
pthread_cond_wait(&cond, &mut);
}
/* operate on x and y */
pthread_mutex_unlock(&mut);

Modifications on x and y that may cause x to become greater than y
should signal the condition if needed:

pthread_mutex_lock(&mut);
/* modify x and y */
if (x > y) pthread_cond_broadcast(&cond);
pthread_mutex_unlock(&mut);

If it can be proved that at most one waiting thread needs to be waken
up (for instance, if there are only two threads communicating through x
and y), pthread_cond_signal can be used as a slightly more efficient
alternative to pthread_cond_broadcast. In doubt, use
pthread_cond_broadcast.

To wait for x to becomes greater than y with a timeout of 5 seconds,
do:

struct timeval now;
struct timespec timeout;
int retcode;

pthread_mutex_lock(&mut);
gettimeofday(&now);
timeout.tv_sec = now.tv_sec + 5;
timeout.tv_nsec = now.tv_usec * 1000;
retcode = 0;
while (x <= y && retcode != ETIMEDOUT) {
retcode = pthread_cond_timedwait(&cond, &mut, &timeout);
}
if (retcode == ETIMEDOUT) {
/* timeout occurred */
} else {
/* operate on x and y */
}
pthread_mutex_unlock(&mut);

 

 

 

1.初始化條件變量pthread_cond_init #include <pthread.h> int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cv, const pthread_condattr_t *cattr); 返回值：函數成功返回0；任何其餘返回值都表示錯誤  初始化一個條件變量。當參數cattr爲空指針時，函數建立的是一個缺省的條件變量。不然條件變量的屬性將由cattr中的屬性值來決定。調用pthread_cond_init函數時，參數cattr爲空指針等價於cattr中的屬性爲缺省屬性，只是前者不須要cattr所佔用的內存開銷。這個函數返回時，條件變量被存放在參數cv指向的內存中。 能夠用宏PTHREAD_COND_INITIALIZER來初始化靜態定義的條件變量，使其具備缺省屬性。這和用pthread_cond_init函數動態分配的效果是同樣的。初始化時不進行錯誤檢查。如： pthread_cond_t cv = PTHREAD_COND_INITIALIZER;  不能由多個線程同時初始化一個條件變量。當須要從新初始化或釋放一個條件變量時，應用程序必須保證這個條件變量未被使用。   2.阻塞在條件變量上pthread_cond_wait #include <pthread.h> int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cv, pthread_mutex_t *mutex); 返回值：函數成功返回0；任何其餘返回值都表示錯誤  函數將解鎖mutex參數指向的互斥鎖，並使當前線程阻塞在cv參數指向的條件變量上。 被阻塞的線程能夠被pthread_cond_signal函數，pthread_cond_broadcast函數喚醒，也可能在被信號中斷後被喚醒。 pthread_cond_wait函數的返回並不意味着條件的值必定發生了變化，必須從新檢查條件的值。 pthread_cond_wait函數返回時，相應的互斥鎖將被當前線程鎖定，即便是函數出錯返回。 通常一個條件表達式都是在一個互斥鎖的保護下被檢查。當條件表達式未被知足時，線程將仍然阻塞在這個條件變量上。當另外一個線程改變了條件的值並向條件變量發出信號時，等待在這個條件變量上的一個線程或全部線程被喚醒，接着都試圖再次佔有相應的互斥鎖。 阻塞在條件變量上的線程被喚醒之後，直到pthread_cond_wait()函數返回以前條件的值都有可能發生變化。因此函數返回之後，在鎖定相應的互斥鎖以前，必須從新測試條件值。最好的測試方法是循環調用pthread_cond_wait函數，並把知足條件的表達式置爲循環的終止條件。如： pthread_mutex_lock(); while (condition_is_false) pthread_cond_wait(); pthread_mutex_unlock();  阻塞在同一個條件變量上的不一樣線程被釋放的次序是不必定的。 注意：pthread_cond_wait()函數是退出點，若是在調用這個函數時，已有一個掛起的退出請求，且線程容許退出，這個線程將被終止並開始執行善後處理函數，而這時和條件變量相關的互斥鎖仍將處在鎖定狀態。   3.解除在條件變量上的阻塞pthread_cond_signal #include <pthread.h> int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cv); 返回值：函數成功返回0；任何其餘返回值都表示錯誤  函數被用來釋放被阻塞在指定條件變量上的一個線程。 必須在互斥鎖的保護下使用相應的條件變量。不然對條件變量的解鎖有可能發生在鎖定條件變量以前，從而形成死鎖。 喚醒阻塞在條件變量上的全部線程的順序由調度策略決定，若是線程的調度策略是SCHED_OTHER類型的，系統將根據線程的優先級喚醒線程。 若是沒有線程被阻塞在條件變量上，那麼調用pthread_cond_signal()將沒有做用。   4.阻塞直到指定時間pthread_cond_timedwait #include <pthread.h> #include <time.h> int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cv, pthread_mutex_t *mp, const structtimespec * abstime); 返回值：函數成功返回0；任何其餘返回值都表示錯誤  函數到了必定的時間，即便條件未發生也會解除阻塞。這個時間由參數abstime指定。函數返回時，相應的互斥鎖每每是鎖定的，即便是函數出錯返回。 注意：pthread_cond_timedwait函數也是退出點。 超時時間參數是指一天中的某個時刻。使用舉例： pthread_timestruc_t to; to.tv_sec = time(NULL) + TIMEOUT; to.tv_nsec = 0;  超時返回的錯誤碼是ETIMEDOUT。   5.釋放阻塞的全部線程pthread_cond_broadcast #include <pthread.h> int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cv); 返回值：函數成功返回0；任何其餘返回值都表示錯誤  函數喚醒全部被pthread_cond_wait函數阻塞在某個條件變量上的線程，參數cv被用來指定這個條件變量。當沒有線程阻塞在這個條件變量上時，pthread_cond_broadcast函數無效。 因爲pthread_cond_broadcast函數喚醒全部阻塞在某個條件變量上的線程，這些線程被喚醒後將再次競爭相應的互斥鎖，因此必須當心使用pthread_cond_broadcast函數。   6.釋放條件變量pthread_cond_destroy #include <pthread.h> int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cv); 返回值：函數成功返回0；任何其餘返回值都表示錯誤  釋放條件變量。 注意：條件變量佔用的空間並未被釋放。   7.喚醒丟失問題 在線程未得到相應的互斥鎖時調用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函數可能會引發喚醒丟失問題。 喚醒丟失每每會在下面的狀況下發生： 一個線程調用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast函數；  另外一個線程正處在測試條件變量和調用pthread_cond_wait函數之間；  沒有線程正在處在阻塞等待的狀態下