條件變量是用來(lái)等待線程而不是上鎖的，條件變量通常和互斥鎖一起使用。條件變量之所以要和互斥鎖一起使用，主要是因?yàn)榛コ怄i的一個(gè)明顯的特點(diǎn)就是它只有兩種狀態(tài)：鎖定和非鎖定，而條件變量可以通過(guò)允許線程阻塞和等待另一個(gè)線程發(fā)送信號(hào)來(lái)彌補(bǔ)互斥鎖的不足，所以互斥鎖和條件變量通常一起使用。

當(dāng)條件滿足的時(shí)候，線程通常解鎖并等待該條件發(fā)生變化，一旦另一個(gè)線程修改了環(huán)境變量，就會(huì)通知相應(yīng)的環(huán)境變量喚醒一個(gè)或者多個(gè)被這個(gè)條件變量阻塞的線程。這些被喚醒的線程將重新上鎖，并測(cè)試條件是否滿足。一般來(lái)說(shuō)條件變量被用于線程間的同步;當(dāng)條件不滿足的時(shí)候，允許其中的一個(gè)執(zhí)行流掛起和等待。

簡(jiǎn)而言之，條件變量本身不是鎖，但它也可以造成線程阻塞，通常與互斥鎖配合使用，給多線程提供一個(gè)會(huì)合的場(chǎng)所。

條件變量的優(yōu)點(diǎn)：

相較于mutex而言，條件變量可以減少競(jìng)爭(zhēng)。如果僅僅是mutex，那么，不管共享資源里有沒(méi)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)者及所有消費(fèi)都全一窩蜂的去搶鎖，會(huì)造成資源的浪費(fèi)。

如直接使用mutex，除了生產(chǎn)者、消費(fèi)者之間要競(jìng)爭(zhēng)互斥量以外，消費(fèi)者之間也需要競(jìng)爭(zhēng)互斥量，但如果匯聚（鏈表）中沒(méi)有數(shù)據(jù)，消費(fèi)者之間競(jìng)爭(zhēng)互斥鎖是無(wú)意義的。有了條件變量機(jī)制以后，只有生產(chǎn)者完成生產(chǎn)，才會(huì)引起消費(fèi)者之間的競(jìng)爭(zhēng)。提高了程序效率。

主要應(yīng)用函數(shù)：

pthread_cond_init函數(shù)

pthread_cond_destroy函數(shù)

pthread_cond_wait函數(shù)

pthread_cond_timedwait函數(shù)

pthread_cond_signal函數(shù)

pthread_cond_broadcast函數(shù)

以上6 個(gè)函數(shù)的返回值都是：成功返回0， 失敗直接返回錯(cuò)誤號(hào)。

pthread_cond_t類型：用于定義條件變量，比如：pthread_cond_t cond;

##pthread_cond_init函數(shù)

函數(shù)原型：

int pthread_cond_init（pthread_cond_t restrict cond， const pthread_condattr_t restrict attr）;

函數(shù)作用：初始化一個(gè)條件變量

參數(shù)說(shuō)明：

cond：條件變量，調(diào)用時(shí)應(yīng)傳&cond給該函數(shù)

attr：條件變量屬性，通常傳NULL，表示使用默認(rèn)屬性

也可以使用靜態(tài)初始化的方法，初始化條件變量：

pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

##pthread_cond_destroy函數(shù)

函數(shù)原型：

int pthread_cond_destroy（pthread_cond_t *cond）;

函數(shù)作用：銷毀一個(gè)條件變量

##pthread_cond_wait函數(shù)

函數(shù)原型：

int pthread_cond_wait（pthread_cond_t restrict cond， pthread_mutex_t restrict mutex）;

函數(shù)作用：

阻塞等待一個(gè)條件變量。具體而言有以下三個(gè)作用：

阻塞等待條件變量cond（參1）滿足;

釋放已掌握的互斥鎖mutex（解鎖互斥量）相當(dāng)于pthread_mutex_unlock（&mutex）;

當(dāng)被喚醒，pthread_cond_wait函數(shù)返回時(shí)，解除阻塞并重新申請(qǐng)獲取互斥鎖

其中1、2.兩步為一個(gè)原子操作。

##pthread_cond_timedwait函數(shù)

函數(shù)原型：

int pthread_cond_timedwait（pthread_cond_t restrict cond， pthread_mutex_t restrict mutex， const struct timespec *restrict abstime）;

函數(shù)作用：限時(shí)等待一個(gè)條件變量

參數(shù)說(shuō)明：

前兩個(gè)比較好理解，重點(diǎn)說(shuō)明第三個(gè)參數(shù)。

這里有個(gè)struct timespec結(jié)構(gòu)體，可以在man sem_timedwait中查看。結(jié)構(gòu)體原型如下：

struct timespec { time_t tv_sec; / seconds / 秒 long tv_nsec; / nanosecondes/ 納秒 }

struct timespec定義的形參abstime是個(gè)絕對(duì)時(shí)間。注意，是絕對(duì)時(shí)間，不是相對(duì)時(shí)間。什么是絕對(duì)時(shí)間？2018年10月1日10:10:00，這就是一個(gè)絕對(duì)時(shí)間。什么是相對(duì)時(shí)間？給洗衣機(jī)定時(shí)30分鐘洗衣服，就是一個(gè)相對(duì)時(shí)間，也就是說(shuō)從當(dāng)時(shí)時(shí)間開(kāi)始計(jì)算30分鐘，諸如此類。

如：time（NULL）返回的就是絕對(duì)時(shí)間。而alarm（1）是相對(duì)時(shí)間，相對(duì)當(dāng)前時(shí)間定時(shí)1秒鐘。

adstime所相對(duì)的時(shí)間是相對(duì)于1970年1月1日00:00:00，也就是UNIX計(jì)時(shí)元年。

下面給出一個(gè)錯(cuò)誤用法： struct timespec t = {1， 0}; pthread_cond_timedwait （&cond， &mutex， &t）; 這種用法只能定時(shí)到 1970年1月1日 00:00:01秒，想必這個(gè)時(shí)間大家都還沒(méi)出生。

正確用法： time_t cur = time（NULL）; 獲取當(dāng)前時(shí)間。 struct timespec t; 定義timespec 結(jié)構(gòu)體變量t t.tv_sec = cur+1; 定時(shí)1秒 pthread_cond_timedwait （&cond， &mutex， &t）; 傳參

##pthread_cond_signal函數(shù)

函數(shù)原型：

int pthread_cond_signal（pthread_cond_t *cond）;

函數(shù)作用： 喚醒至少一個(gè)阻塞在條件變量上的線程

##pthread_cond_broadcast函數(shù)

函數(shù)原型：

int pthread_cond_broadcast（pthread_cond_t *cond）;

函數(shù)作用： 喚醒全部阻塞在條件變量上的線程

##生產(chǎn)者消費(fèi)者條件變量模型

不管是什么語(yǔ)言，只要提到線程同步，一個(gè)典型的案例就是生產(chǎn)者消費(fèi)者模型。在Linux環(huán)境下，借助條件變量來(lái)實(shí)現(xiàn)這一模型，是比較常見(jiàn)的一種方法。

假定有兩個(gè)線程，一個(gè)模擬生產(chǎn)者行為，一個(gè)模擬消費(fèi)者行為。兩個(gè)線程同時(shí)操作一個(gè)共享資源（一般稱之為匯聚），生產(chǎn)向其中添加產(chǎn)品，消費(fèi)者從中消費(fèi)掉產(chǎn)品。

看如下示例，使用條件變量模擬生產(chǎn)者、消費(fèi)者問(wèn)題：

#include 《stdio.h》 #include 《stdlib.h》#include 《unistd.h》#include 《pthread.h》typedef struct msg { struct msg *next; int num;}msg_t;msg_t *head = NULL;msg_t *mp = NULL;/* 靜態(tài)初始化 一個(gè)條件變量 和 一個(gè)互斥量*/pthread_cond_t has_product = PTHREAD_COND_INITIALIZER;pthread_mutex_t mutex =PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;void *th_producer（void *arg） { while （1） { mp = malloc（sizeof（msg_t））; mp-》num = rand（） % 1000; //模擬生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品 printf（“--- produce： %d --------\n”， mp-》num）; pthread_mutex_lock（&mutex）; mp-》next = head; head = mp; pthread_mutex_unlock（&mutex）; pthread_cond_signal（&has_product）; //喚醒線程去消費(fèi)產(chǎn)品 sleep（rand（） % 5）; } return NULL; }void *th_consumer（void *arg） { while （1） { pthread_mutex_lock（&mutex）; while （head == NULL） { //如果鏈表里沒(méi)有產(chǎn)品，就沒(méi)有搶鎖的必要，一直阻塞等待 pthread_cond_wait（&has_product， &mutex）; } mp = head; head = mp-》next; //模擬消費(fèi)掉一個(gè)產(chǎn)品 pthread_mutex_unlock（&mutex）; printf（“========= consume： %d ======\n”， mp-》num）; free（mp）; mp = NULL; sleep（rand（） % 5）; } return NULL; }int main（）{ pthread_t pid， cid; srand（time（NULL））; pthread_create（&pid， NULL， th_producer， NULL）; pthread_create（&cid， NULL， th_consumer， NULL）; pthread_join（pid， NULL）; pthread_join（cid， NULL）; return 0; }

運(yùn)行結(jié)果：

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