c - 互斥锁已锁定，但其他线程正在进入临界区

Question

我们研究过，如果我们处理多线程问题，那么我们使用一种称为互斥量的线程同步方法，它允许锁定关键部分，以便其他线程不会干扰并进入阻塞状态，直到互斥量解锁关键部分。

但是我在程序中执行此操作，但该程序的输出与互斥体的概念不匹配。如果我错了请纠正我。

代码

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <pthread.h>

#define MAX 10 

pthread_mutex_t the_mutex;
pthread_cond_t condc, condp;
int toConsume=0;
int i;

void* consumer(void *ptr) {
pthread_mutex_lock(&the_mutex);
while(i<MAX)
{
    /* protect buffer */
    while (toConsume <= 0) /* If there is nothing in the buffer then  wait */
    {
        printf("Waiting Thread id:%lu \n",pthread_self());
        pthread_cond_wait(&condc, &the_mutex);
    }
   pthread_mutex_unlock(&the_mutex); /* release the buffer */

    sleep(2);

   pthread_mutex_lock(&the_mutex); /* protect buffer */
   toConsume--;
   i++;
 }
 pthread_mutex_unlock(&the_mutex); /* release the buffer */
 pthread_exit(0);
}

int main(int argc, char **argv) {
pthread_t pro, con[3];
pthread_mutex_init(&the_mutex, NULL);
pthread_cond_init(&condc, NULL); /* Initialize consumer condition variable */
pthread_cond_init(&condp, NULL); /* Initialize producer condition variable */

// Create the threads

for(int i=0 ;i<3;i++)
pthread_create(&con[i], NULL, consumer, NULL);

for(int i=0 ;i<3;i++)
pthread_join(con[i], NULL);

return 0;
}

输出

$ ./ex
Waiting Thread id:140580582618880 
Waiting Thread id:140580574226176 
Waiting Thread id:140580565833472 

即使互斥锁保持锁定状态，所有线程都会进入临界区。

Answer 1

函数pthread_cond_wait将在线程等待时解锁所持有的互斥锁。这允许另一个线程进入临界区。

使用pthread_cond_wait的目的是线程需要等待某些条件变为真，然后才能真正执行临界区内的工作。要首先测试条件需要锁定互斥体。但是，如果条件为假，则必须等待某个事件使条件为真。如果它在持有锁的情况下等待，则其他线程将无法更新状态以使条件变为真，因为更新条件也需要锁定相同的互斥体。

因此，当等待条件变量时，互斥锁被解锁，以允许另一个线程获取锁来执行使条件成立的操作。

举个例子，考虑一个作业队列。线程将锁定互斥体以从队列中获取作业。但是，如果队列为空，则必须等待队列中出现作业。这是必须等待的条件，并且可以使用条件变量来实现该目的。当它对条件变量调用 pthread_cond_wait 时，关联的互斥体将被解锁。

另一个线程希望将作业放入队列中。该线程可以锁定互斥体，将作业添加到队列，向条件变量发出信号，然后解锁互斥体。

当条件变量发出信号时，等待线程被唤醒，pthread_cond_wait 返回并再次持有互斥锁上的锁。它检测到队列非空，可以进入将作业从队列中出列的临界区。