c - 必须由 pthread_cond_signal 唤醒对 pthread_cond_wait 的调用吗？

Question

标题基本上不言自明。如果我使用特定条件和互斥锁调用 pthread_cond_wait，该线程是否会一直阻塞直到使用相应条件调用 pthread_cond_signal？或者不管互斥体随后是否再次解锁，它都会解锁吗？

如果答案是前者，我有跟进。我有一个队列用于我的线程之间的消息传递。我想确保一次只有一个线程可以将一个项目附加到队列中(因此使用互斥体)。没有一个线程知道是否有任何其他线程正在等待自己获取互斥量。

当尝试将一个项目追加到队列时，我锁定了互斥量，等待队列未满并出现 pthread 条件，然后执行追加，然后解锁互斥量。在解锁之前，我是否应该执行 pthread_cond_signal，即使我不知道是否有任何其他线程正在等待？如果有多个线程在等待会怎样？

Answer 1

1. 需要有人发出信号/广播条件变量，否则等待的线程不一定被唤醒。您也可以获得“虚假”唤醒，但不要依赖它们。一旦服务员被唤醒(通过信号或广播或虚假)，它将开始尝试获取互斥锁，一旦它that pthread_cond_wait 返回。

2. 如果有多个线程在等待，则唤醒其中一个(任意或根据实现记录的规则)。在您描述的代码中，线程唯一等待此 condvar 的地方是当它试图将项目添加到完整队列时。所以你有三个选择:

   • 每次您从已满队列中删除一个元素时，都会向条件变量发出信号。这会唤醒 0 个或多个服务员中的一个。然后在它添加一个元素后再次发出信号，如果队列仍未满，以防万一有超过 1 个服务员。

   • 每次从满队列中移除元素时广播条件变量。现在您无需在添加元素后发出信号。

   • 无论队列是否已满，每次删除元素时都会向条件变量发出信号。如果您这样做，请不要在以后更改代码以一次性删除两个元素并且只发出一次信号。每次发出信号时，条件变量都会将服务员的数量减少一个，这种方法之所以有效，是因为它可以防止同时有至少一个服务员，并且醒来的前服务员试图获取互斥锁的数量少于那里是队列中的空格。因此，当有可用空间时，您永远不会让线程等待。

可以这样想，您正在等待的“条件”是“队列未满”。每当条件变为为真时，您应该发出信号或广播条件变量。如果您选择发出信号，并且可能有多个服务员，那么如果条件保持在它完成它的事情后为真，则每个服务员都需要发出信号(以唤醒下一个服务员)。

如果您不关心一些额外的上下文切换的性能成本，并且假设您已经正确编写了等待 condvar 的代码以应对虚假唤醒，那么在以下情况下发出信号或广播 condvar 也是安全的条件仍然是错误的。这是关于条件变量的好处之一，它可以更容易地推断代码的正确性。因此，“只要条件变为真，您就应该发信号或广播条件变量”的要求仅意味着它所说的。当且仅当条件变为真时，您不必发出信号。

所以在这种情况下，每次从队列中删除一个元素时发出信号就可以了，不管它是否事先已满。在这种情况下，很容易将信号的数量减少到必要的最低限度，但有时确定条件是否为真会带来更多麻烦，而不是值得的，所以如果它现在为真，你就发出信号 可能以前是错误的，或者甚至只是表明它现在可能是正确的。我不建议无缘无故地加入额外的唤醒，但有时它会使代码更简单。