Linux学习之系统编程篇：条件变量（pthread_cond_init / wait / signal / broadcast / destroy）

一、条件变量的认识

（1）条件变量的引出：
各个线程访问共享资源，比如说共享资源是一个空资源，那么，各线程的访问其实都是无效访问，因此需要一个机制，首先阻塞线程，以免其错误访问，待条件满足时（比如共享资源不为空了），告知各线程开始访问共享资源即，在不满足某种条件下，我希望代码阻塞一会，待满足某种条件后，再让各线程工作，所谓某种条件就是条件变量。
（2）条件变量不是锁！但条件变量能够阻塞线程。
（3）如何实现线程同步：
与锁配合使用：条件变量（引起阻塞）+ 互斥锁（保护一块共享数据）。
（4）条件变量的两个动作：
条件不满足，阻塞线程；
条件满足，通知阻塞的线程开始工作。
（5）条件变量的经典模型：生产者和消费者模型

二、条件变量的操作函数

条件变量函数的返回值都是：成功返回 0，失败直接返回错误号

pthread_cond_t cond; // 定义一个条件变量（condtion）

（1）初始化一个条件变量
函数说明：

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

使用：

pthread_cond_init ( & cond, NULL);//参数 2 条件变量的属性，一般传 NULL

（2）阻塞等待一个条件变量
函数说明：

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

使用：

pthread_cond_t cond // 初始化后的条件变量
pthread_mutex_t mutex; // 初始化后的互斥锁
pthread_cond_wait(&cond, &mutex);

作用：
1）阻塞等待条件变量 cond（参数 1）满足
2.）释放已掌握的互斥锁，相当于 pthread_mutex_unlock(&mutex);
注意：前 2 步是原子操作
3）当被唤醒，pthread_cond_wait 函数返回时，解除阻塞
重新申请获取互斥锁 pthread_mutex_lock(&mutex);
此处的 3 个作用，其实本质是着“生产者消费者模型”的工作流程。如下图所示：

消费者去消费，即访问头结点，因此在访问头结点前，先加互斥锁，发现头结点为空，此时由于条件变量，消费者被阻塞在此（等待生产者生产）【pthread_cond_wait() 作用 1】，
此时，生产者生产，但遇到了消费者加的互斥锁，按理说无法生产，因此，这里涉及【pthread_cond_wait() 作用 2】，会将消费者已掌握的互斥锁解开，这样就可以生产了，生产后，将互斥锁饥解开，提醒消费者，已解除阻塞，但此时，消费者所加的互斥锁已经解开了，因此，涉及【pthread_cond_wait() 作用 3】，当 pthread_cond_wait()被唤醒后，重新为消费者回复原上锁状态，解除阻塞后，消费者开始消费，当消费结束后，解锁，让其他消费者抢锁。
（3）解除阻塞，唤醒线程

int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond); //唤醒 至少一个 阻塞在条件变量上的线程

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond); //唤醒 全部 阻塞在条件变量上的线程

（4）销毁条件变量

 int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);