Linux條件變數詳解

一、條件變數介紹

條件變數是Linux線程同步機制中的一種，通常與互斥鎖一起使用。在多線程中，我們常常需要控制某個線程的執行，條件變數就是為了這個目的而存在的。

條件變數是基於互斥鎖實現的，互斥鎖用於保護共享資源，條件變數用於等待和喚醒線程的執行。

二、條件變數與互斥鎖

條件變數需要和互斥鎖搭配使用，以保證同步和線程安全。

    pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;   // 初始化互斥鎖
    pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;     // 初始化條件變數

    pthread_mutex_lock(&mutex);                         // 上鎖

    // 等待條件變數滿足，阻塞當前線程
    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);

    // 處理業務

    pthread_mutex_unlock(&mutex);                       // 解鎖

三、條件變數的API

1. pthread_cond_init

初始化條件變數，通常在創建條件變數的時候進行初始化。

    int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, const pthread_condattr_t *attr);

2. pthread_cond_destroy

銷毀已經初始化的條件變數。

    int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

3. pthread_cond_wait

等待條件變數滿足，阻塞當前線程。

    int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);

4. pthread_cond_signal

喚醒一個等待條件變數的線程，如果沒有等待的線程，這個函數不起作用。

    int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);

5. pthread_cond_broadcast

喚醒所有等待條件變數的線程。

    int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

四、條件變數的使用方法

使用條件變數，需要遵循以下步驟：

1.創建互斥鎖和條件變數。

2.使用互斥鎖保護共享變數。

3.檢查共享變數的狀態，如果共享變數的狀態不符合條件，就等待條件變數。

4.喚醒等待條件變數的線程。

    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_cond_t cond;
    int status = 0;

    void* wait_thread(void* arg)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);                 // 上鎖
        while(status == 0) {                        // 循環檢查狀態
            pthread_cond_wait(&cond, &mutex);        // 等待條件變數
        }
        pthread_mutex_unlock(&mutex);               // 解鎖

        // 處理業務
    }

    void* signal_thread(void* arg)
    {
        pthread_mutex_lock(&mutex);                 // 上鎖
        status = 1;                                 // 修改狀態
        pthread_cond_signal(&cond);                 // 喚醒等待條件變數的線程
        pthread_mutex_unlock(&mutex);               // 解鎖
    }

五、總結

條件變數作為Linux線程同步機制中的重要組成部分之一，可以很好地管理多線程的執行。通過條件變數的使用，可以避免線程執行的重複和衝突，保證程序的線程安全。