c - pthread_cond_wait(条件变量)如何仅一次而不是多次解锁所有线程？

Question

我已经成功实现了一个生产者线程和 2 个工作线程或消费者线程。

生产者线程使用 pthread_cond_broadcast 广播条件。并且工作线程被 pthread_cond_wait 阻塞。

代码看起来像这样:

线程 1(生产者线程):

pthread_mutex_lock
pthread_cond_broadcast
pthread_mutex_unlock

线程 2(工作线程/消费者线程):

work = 1
while(1)
{
  pthread_mutex_lock
  while(!work)
  {
    work = 1;
    pthread_cond_wait
  }

  // Thread operation
  work = 0;
  pthread_mutex_unlock
}

线程 3(工作线程/消费者线程):

work = 1
while(1)
{
  pthread_mutex_lock
  while(!work)
  {
    work = 1;
    pthread_cond_wait
  }

  // Thread operation
  work = 0;
  pthread_mutex_unlock
}

我的问题是为什么线程 2 或线程 3 不重新执行自身？

换句话说，当线程 1 广播条件时，假设线程 2 首先根据条件解除阻塞，执行线程操作并调用 thread_cond_wait 并阻塞自身。

现在线程 3 根据条件解除阻塞，执行线程操作并调用 thread_cond_wait 并阻塞自身。

此时，两个线程都被阻塞等待条件，那么条件变量是否被重置？如果是这样，它如何知道何时重置，因为我可以有 5 个工作线程，而不是 2 个工作线程？

为什么线程 2 和线程 3 没有在相同的情况下再次解锁自己？

我想了解内部机制，即线程如何针对特定条件仅解锁一次，而不是再次解锁，直到发送新的广播为止。

我试图阅读有关此内容的内容，但我所能看到的是，如果发送条件广播，则等待该条件的所有线程都将被解除阻塞。我不明白的是为什么同一个线程不会多次针对相同的条件解除阻塞？

我尝试查看 pthread_cond_t，但找不到任何线索。

任何有关我的不足或想法错误的帮助或建议，我们将不胜感激。

谢谢

Answer 1

My question is why does Thread 2 or Thread 3 does not re-execute itself ?

因为条件变量不是这样工作的。

In other words, when the condition was broadcasted by Thread 1, lets say Thread 2 unblocks on the condition first, performs thread operation and calls thread_cond_wait and blocks itself.

Now Thread 3 unblocks on the condition, performs thread operation and calls thread_cond_wait and block itself.

At this point of time, both the threads are blocked waiting for the condition, so is the condition variable reset ?

这个问题表明由条件变量表示的状态模型很差，因为答案既是肯定的，也是否定的。实现细节可能有很大差异，但理论上，CV 管理的主要状态由当前在 CV 上等待的线程的“等待集”组成。这些线程无法继续，即它们在 CV 上被阻止。

可以对 CV 执行三种主要操作:

• 线程可以通过对其执行“等待”操作将自身添加到 CV 的等待集中，从而导致自身在 CV 上阻塞。
• 线程可以通过对其执行“通知”操作，导致 CV 选择的单个其他线程从 CV 的等待集中(如果非空)中删除。就 CV 而言，两个线程都有资格继续进行。
• 线程可以通过对其执行“广播”操作来清空 CV 的等待集。

CV 不携带指示它们是否已收到信号的持久状态。它们只知道它们的等待集和(在 pthread 的实现中)已从等待集中删除的线程在从等待操作返回之前必须获取的互斥体。无需重置 CV 来准备接受更多线程到其等待集中。

If so, how does it know when to reset, as instead of 2 worker threads, I could have 5 worker threads ?

它不会重置，与已经描述的操作没有任何区别。任何等待它的线程都会被添加到等待集中，并且只要它保留在那里，就没有资格被调度。 CV 上的任何信号和广播操作都会自动影响操作执行时的等待集。从等待集中删除的线程不再在 CV 上被阻塞，但它们可能会在获取关联的互斥体时被阻塞。

Why doesn't Thread 2 and Thread 3 unblock themselves again for the same condition ?

因为条件变量不是这样工作的。

线程 2 和 3 再次等待是 CV 支持的唯一重置类型。这些线程已被读取到等待集中，没有理由认为它们会在对该 CV 执行(另一个)信号或广播操作之前继续进行。没有过去信号/广播的内存，只有等待集的当前内容。