线程同步之条件变量 生产者和消费者模型

条件变量

注意：需与互斥量一起使用，实现线程以互斥方式阻塞等待特定条件的发生(同步)

使用步骤：

1. 定义条件变量
2. 初始化条件变量，初始化互斥量
3. 触发条件线程x：互斥量加锁->XX操作->触发条件变量->互斥量解锁
4. 循环等待条件线程y：互斥量加锁->等待条件变量->XX操作->互斥量解锁。
   注意：这里循环等待是避免等待线程由其他信号打断后被唤醒，需重新判断cond值。
5. 销毁条件变量与互斥量变量

API函数：

1. 初始化
   静态：pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER
   动态：int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *attr)
   参数1cond：条件变量
   参数2attr：条件变量属性，若为NULL，则默认属性
   成功返回0，失败返回错误码

2. 销毁
   Int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond)
   参数为条件变量，成功返回0，失败返回错误码

3. 等待条件变量与计时等待
   Int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex)
   int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime)
   参数1cond：条件变量
   参数2mutex：互斥量
   成功0，失败错误码（参数不正确）

4. 触发条件变量唤醒等待线程队列中的某一个线程
   Int pthread_cond_signal(pthread_cond_t *cond)
   成功0，失败错误码

5. 触发条件变量唤醒等待线程队列中的所有线程，这些线程会进行竞争
   Int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond)
   成功0，失败错误码

功能实现：进程中创建两个线程，线程A作为生产者循环不断生成数据，将数据加入单链表中，线程B作为消费者循环不断获取数据，并将该数据从链表中删除且释放空间。其中链表作为全部变量，以供两个线程操作。

代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
//单链表模型
struct msg{
	struct msg *next;
	int num;
};
//表头
struct msg head = {
	.next = NULL,
	.num = 0,
};
pthread_cond_t has_product = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void *consumer(void *p)
{
	struct msg *mp;
	for(;;){
		pthread_mutex_lock(&lock);
		while(head.next == NULL)
			pthread_cond_wait(&has_product, &lock);
		mp = head.next;//从头部获取
		head.next = mp->next;
		pthread_mutex_unlock(&lock);
		printf("Consume %d\n",mp->num);
		free(mp);
		sleep(rand()%5);
	}
}

void *producer(void *p)
{
	struct msg *mp,*pre;
		pre = NULL;
	for(;;){
		//生成新结点
		mp = malloc(sizeof(struct msg));
		mp->num = rand() % 1000 + 1;//随机获取一个三位数的数据
		mp->next = pre;
		printf("Produce %d\n", mp->num);
		pthread_mutex_lock(&lock);
		head.next = mp;//采用头插法
		pthread_cond_signal(&has_product);
		pthread_mutex_unlock(&lock);
		pre = mp;
		sleep(rand() % 5);
	}
}

int main(void)
{
	pthread_t pid,cid;
	//set the random arg
	srand(time(NULL));
	pthread_create(&pid, NULL, producer, NULL);
	pthread_create(&cid, NULL, consumer, NULL);
	pthread_join(pid,NULL);
	pthread_join(cid,NULL);
	return 0;
}

验证结果：
Produce 230
Produce 720
Consume 720
Consume 230
Produce 582
。。。