c - 被 pthread_cond_signal() 唤醒但失去对互斥锁竞争的线程会发生什么

Question

关于这个: How To Use Condition Variable

假设我们有多个执行此类代码的消费者线程(从引用的页面复制):

while (TRUE) {
    s = pthread_mutex_lock(&mtx);
    while (avail == 0) {   /* Wait for something to consume */
       s = pthread_cond_wait(&cond, &mtx);
    }
    while (avail > 0) {   /* Consume all available units */ 
        avail--;
    }
    s = pthread_mutex_unlock(&mtx);
}

我假设这里的场景是:主线程调用 pthread_cond_signal() 来告诉消费者线程做一些工作。

据我了解 - 后续线程调用 pthread_mutex_lock() 然后调用 pthread_cond_wait() (它以原子方式解锁互斥锁)。到目前为止，没有一个消费者线程正在声明互斥锁，它们都在等待 pthread_cond_wait()。

当主线程调用pthread_cond_signal()时，跟随manpage ，至少一个线程被唤醒。当其中任何一个从 pthread_cond_wait() 返回时，它会自动声明互斥锁。

所以我的问题是:关于提供的示例代码现在会发生什么？ 也就是说，输掉互斥锁的线程现在在做什么？

(AFAICT 赢得互斥锁的线程应该运行其余代码并释放互斥锁。丢失的线程应该等待互斥锁 - 在第一个 嵌套 while 循环 - 当获胜者持有它并在它被释放后开始阻塞 pthread_cond_wait() 因为到那时 while (avail == 0) 将被满足。我正确吗？ )

Answer 1

请注意，pthread_cond_signal() 通常只用于唤醒一个等待线程(这是它所保证的全部)。但它可能会更“意外”地醒来。 while (avail > 0) 循环执行两个功能:

• 它允许保证唤醒的一个线程消耗所有排队的工作单元
• 它可以防止其他“意外”唤醒的线程假设有工作要做，而实际上可能没有工作要做，因为初始线程会处理所有这些工作。

它还可以防止在 while (avail > 0) 完成之后，但在工作线程再次等待条件之前，工作单元可能已被放置在队列中的竞争条件 -但是在调用 pthread_cond_wait() 之前，该比赛也由 if 测试处理。

基本上，当一个线程被唤醒时，它所知道的只是可能有工作单元供它使用，但可能没有(另一个线程可能已经使用它们)。

所以调用pthread_cond_signal()时发生的事件顺序是:

• 系统将唤醒一个或多个等待条件的线程
• 所有被唤醒的线程都将尝试获取互斥锁 - 只有其中一个线程可以在任何特定时刻获取它，因为这是互斥锁的目的
• 该线程将继续执行，在 while (avail > 0) 循环中执行工作，然后将释放互斥锁
• 此时，先前唤醒的其他线程之一将获取互斥锁并工作相同的循环，然后释放互斥锁。通常，将不再有可用的工作单元(因为第一个线程会消耗所有工作单元)，但如果另一个线程添加了一个额外的单元(或更多)，那么这个线程将处理该工作
• 下一个线程将获取互斥体并执行同一组逻辑