条件变量:为什么要与互斥锁配套使用?为什么要使用while来避免虚假唤醒?

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所属分类:网站技术

首先关于条件变量的引入:

假想在这样的情况下,多个线程需要等待某个条件才能继续工作(如生产者消费者模型中,消费者需要等待流水线上有产品后才能消费),如果只使用互拆锁,则多个线程要不停的查询流水线是否为空这个状态,并且查询这个操作需要加入临界区,因为流水线不仅同时有多个消费者,还有生产者在生产,不加锁的话可能出现两个甚至多个消费者对同一个产品动手的情况。这种不停查询的操作是很蠢的,因此引入了条件变量,在查询条件不满足的情况下线程休眠,让出CPU。

为什么要传入互斥锁,与互斥锁配套使用?

首先,条件本身就是公共资源,如流水线的状态,因此必须使用互斥锁在临界区内对条件进行保护。

其次,pthread_cond_wait()操作实际上分为两步,第一步将线程挂在等待条件的线程列表上,然后对互斥锁解锁。

如果不传入这个互斥锁,实际上流程变为:

1.加锁

2.判断流水线状态

3.解锁

4.挂起线程

则在3与4间非原子,如果在3之后生产者线程生产了一个产品并进行了notify,而notify结束后这个消费者线程才挂起,则这个notify丢失了,只有生产者再生产一个产品才会唤醒它,如果只有一个消费者的话则这个notify完全丢失,如果有多个消费者则还可能被其他消费者所捕获,但逻辑上出现了问题。

为什么会出现虚假唤醒,为什么要用while来避免虚假唤醒?

虚假唤醒的出现在于生产者的notify并不在临界区内,也就是说,生产者使用临界区保护了修改流水线的这个操作,然后解锁,解锁完毕后才notify。而在这之间是非原子的。

在以下情况:

1).生产者对临界区加锁

2).修改流水线状态

3).生产者解锁

4).notify通知生产者线程

在3)与4)间是有空隙的,如果在3)进行后突然此刻加入了一个新的生产者,这个生产者察觉到流水线的变化,对他进行了消费,然后消费者才notify,notify唤醒了原有的消费者, 但流水线已经为空了,实际上这就是一个虚假唤醒,唤醒后并无工作可做。

因此不能用if来进行条件判断,加入while就可以避免虚假唤醒,在每次唤醒后先判断流水线条件,这样避免了虚假唤醒的情况。

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