在 pthread_cond_wait 和 pthread_cond_signal 时避免死锁答案

【问题标题】：avoiding deadlock when pthread_cond_wait and pthread_cond_signal在 pthread_cond_wait 和 pthread_cond_signal 时避免死锁
【发布时间】：2015-08-18 16:07:42
【问题描述】：

我有一个关于使用 pthread 条件变量的问题。作为一般用例是这样的

//thread 1:
pthread_mutex_lock(&mutex);
pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
do_something()
pthread_mutex_unlock(&mutex);

//thread 2:
pthread_cond_signal(&cond);

现在我知道 pthead_cond_wait 将解锁互斥锁并进入睡眠状态，当唤醒时它将锁定互斥锁，然后从调用中返回，但是如何确保线程 2 的信号在线程 1 处于等待状态后到达线程 1。可能会出现线程 2 先运行，然后线程 1 导致丢失唤醒的情况。

如果我再次在线程 2 中使用互斥锁，那么线程 2 也可能会获得锁，它会发出信号并且线程 1 仍在尝试获取锁。这将再次导致失去唤醒。

如何确保来自条件变量的信号到达正在等待的线程？

谢谢

【问题讨论】：

您可以通过不使用条件变量作为谓词来确保这一点。它们用于表示某些谓词中的更改；不是谓词本身。 read this 虽然关系模糊，但它在如何使用 cvar、互斥锁和谓词更改方面有一些微不足道但很重要的方面。

标签： c++ pthreads

【解决方案1】：

它完全基于您的设计。您可以使用布尔变量（例如 isSignalled）来同步两者。像下面这样的东西（请把它当作一个想法）

//thread 1:
pthread_mutex_lock(&mutex);
if(isSignalled == 0){
    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
}
isSignalled = 0;
do_something()
pthread_mutex_unlock(&mutex);

//thread 2:
pthread_mutex_lock(&mutex);
isSignalled = 1;
pthread_cond_signal(&cond);
pthread_mutex_unlock(&mutex);

【讨论】：

你需要使用while (isSignalled == 0)而不是if()，因为pthread_cond_wait()被允许虚假唤醒。

【解决方案2】：

您的“一般用例”不正确。条件变量必须与某个共享状态的条件配对，称为谓词。一般用例是：

线程 1：

pthread_mutex_lock(&mutex);
while (!condition)
    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
do_something(); /* Requiring 'condition' to be true */
pthread_mutex_unlock(&mutex);

线程 2：

pthread_mutex_lock(&mutex);
do_something_else(); /* That sets 'condition' true */
pthread_cond_broadcast(&cond);
pthread_mutex_unlock(&mutex);

...condition 处于受mutex 保护的某些共享状态之上 - 例如，condition 可能正在检查共享队列是否为非空。

在这个结构中不会有丢失的唤醒，因为等待线程总是在等待之前检查条件。如果条件已经为真，它就不会等待 - 因为它拥有保护条件的互斥体，所以在检查和等待之间也不会变为真。

（请注意，pthread_cond_broadcast() 是通常正确使用的函数，pthread_cond_signal() 是适用于许多情况的优化）。

【讨论】：