Linux组件封装之二：Condition

本博文讨论Linux中的条件变量Condition的封装；

条件变量Condition 主要描述的是 线程间 的同步，即协作关系。

Linux中的条件变量通常涉及以下几个函数：

int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr);
int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex);
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond);

一、条件变量类（Condition）：

 1 #ifndef CONDITION_H_
 2 #define CONDITION_H_
 3 
 4 #include "NonCopyable.h"
 5 #include "MutexLock.h"
 6 #include <pthread.h>
 7 
 8 class Condition:NonCopyable //私有继承
 9 {
10     public:        
11         Condition(MutexLock &mutex);
12         ~Condition();
13 
14         void wait();//等待
15         void signal();//发送信号
16     private:
17         pthread_cond_t cond_;
18         MutexLock &mutex_; //wait函数的参数
19 };
20 
21 Condition::Condition(MutexLock &mutex)
22     :mutex_(mutex)
23 {
24     pthread_cond_init(&cond_, NULL);
25 }
26 
27 Condition::~Condition()
28 {
29     pthread_cond_destroy(&cond_);
30 }
31 
32 void Condition::wait()
33 {
34     pthread_mutex_t  lock = mutex_.getMutex(); 
35     pthread_cond_wait(&cond_, &lock);
36 }
37 
38 void Condition::signal()
39 {
40     pthread_cond_signal(&cond_);
41 }
42 #endif

这里要注意几点：

1）、wait必须在加锁的条件下方可使用；

2）、signal函数 一次唤醒一个线程，通常用来通知资源可用；

3）、broadcast函数一次通知多个线程，用来通知状态的改变，滥用其，将会导致“惊群”问题；

使用wait函数时，必须使用while 循环。原因如下：

1、采用 if 语句，最多只能判断一次；

2、为了描述方便，我们假设，这里有 5 个生产者（producer）， 3 个消费者（consumer），缓冲区中最多能盛放 10 个产品；

a）假设现在缓冲区中已经存在10 个产品，如果再用生产者A抢到这把锁，就会调用 wait函数， 将producer函数阻塞，并释放该锁，

b）这时有一个consumer抢到 该锁，自然会消费一个产品，并释放该锁，这时产品数还有 9 个；

c）由于抢锁是不排队的，因此有可能是除了 A 之外的 producer（假设为B） 抢到锁，由于缓冲区未满（9个），因此会生产一个产品，这时缓冲区已满；

d）还是由于抢锁是不排队的，这时有可能 A 又重新获得该锁，若采用if语句，由于if 只会判断一次， 而且也已执行过，故A生产者会生产一个产品，由于缓冲区已满，这时生产产品就已无处可放，造成溢出。

e）若采用whilt循环， A 若获得该锁，则会先判断缓冲区的状态（是否已满），如果已满，则又会进入阻塞状态，不会造成溢出。

3、为了防止broadcast的干扰：如果有且仅有一个资源，使用broadcast会唤醒所有等待的线程，那么多个线程被唤醒，但最终只有一个能拿到资源，这就是所谓的“惊群效应”。