在不使用条件的情况下挂起 pthread

Question

我想暂停 pthreads，但显然没有 pthread_suspend 之类的功能。我在某处阅读了有关使用互斥锁和条件暂停 pthread 的信息，并将其用作以下内容：

#include <pthread.h>

class PThread {
public:
pthread_t myPthread;
pthread_mutex_t m_SuspendMutex;
pthread_cond_t m_ResumeCond;

void start() {
pthread_create(&myPthread, NULL, threadRun, (void*)this );
}

Thread() { }

void suspendMe() {
pthread_cond_wait(&m_ResumeCond,&m_SuspendMutex);
}

void resume() {
pthread_cond_signal(&m_ResumeCond);
}
};

但我不明白为什么我们需要互斥锁和条件来挂起和恢复 pthread。不使用条件是否可以暂停和恢复？

Answer 1

您的代码不正确 - pthread_cond_wait() 要求在您调用互斥锁时已将其锁定：

void suspendMe()
{
    pthread_mutex_lock(&m_SuspendMutex);
    pthread_cond_wait(&m_ResumeCond, &m_SuspendMutex);
    pthread_mutex_unlock(&m_SuspendMutex);
}

但是，这仍然是错误的。线程可以以任何名称从pthread_cond_wait() 唤醒，不一定只有在收到信号时才必须。这意味着您需要将pthread_cond_wait() 与一些共享状态配对，该状态编码线程真正等待的条件 - 在最简单的情况下，您可以只使用标志变量。 pthread_cond_signal() 用于告诉线程它应该唤醒并重新检查共享状态。将此应用到您的实现中：

class PThread {
    public:

    pthread_t myPthread;
    bool suspended;
    pthread_mutex_t m_SuspendMutex;
    pthread_cond_t m_ResumeCond;

    void start() {
        suspended = false;
        pthread_create(&myPthread, NULL, threadRun, (void*)this );
    }

    Thread() { }

    void suspendMe() {
        pthread_mutex_lock(&m_SuspendMutex);
        suspended = true;
        do {
            pthread_cond_wait(&m_ResumeCond, &m_SuspendMutex);
        } while (suspended);
        pthread_mutex_unlock(&m_SuspendMutex);
    }

    void resume() {
        /* The shared state 'suspended' must be updated with the mutex held. */
        pthread_mutex_lock(&m_SuspendMutex);
        suspended = false;
        pthread_cond_signal(&m_ResumeCond);
        pthread_mutex_unlock(&m_SuspendMutex);
    }
};

提供互斥锁的原因是为了保护共享状态并避免竞争条件 - pthread_cond_wait() 函数实际上在等待时执行原子解锁并等待，这可以避免“错过唤醒”。例如，在此代码中，互斥锁可防止 suspended 在 suspended = true; 和 pthread_cond_wait() 行之间更改为 false。

Answer 2

如果一个线程没有在某些条件下等待，你怎么能“发出信号”让它恢复。它不能只是停止执行任何事情然后神奇地重新开始，所以它会等待一个条件。

详细地说，在 pthreads 中，恢复线程的方法实际上是使用条件变量。没有可用于以任何其他方式暂停/恢复线程的 API。等待pthread_cond_wait 很便宜，它会阻塞直到发出条件信号，而不使用（很多？）CPU。您使用条件来通知线程唤醒，并且需要互斥锁来保护唤醒时对条件变量和线程中代码的访问。

Answer 3

条件总是与互斥锁相关联。通常，线程会休眠，因为它正在等待状态更改以指示它有工作要做。您需要互斥锁来保护对该状态的访问，以及发出更改信号的条件。

唤醒一个线程而不告诉它你为什么唤醒它是一件很奇怪的事情，所以没有特殊的方法可以做到；唯一的方法是使用正常机制，但没有共享状态。

如果出于某种原因你想暂停和恢复另一个线程的线程，独立于让它工作，那么你可以使用pthread_kill 发送SIGSTOP 和SIGCONT 信号；我从来没有尝试过这样做，所以我不知道它是否受支持。

Answer 4

互斥锁用于确保独占访问，而条件变量用于根据事件同步线程。

我们需要互斥锁来确保条件变量不会无限等待。 要记住的一件事是锁定和解锁的互斥操作保证是原子的，但条件变量不必是原子的。即当条件变量等待中途时，线程可以被调度。

考虑以下没有 Mutex 作为条件变量的情况。

线程 1

1)执行一些操作
2)等待条件变量
3)继续操作

线程 2

1) 执行一些操作
2) 给条件变量发信号
3)继续操作

在线程 1 中，步骤 2 不能保证是原子的。如果线程 1 在完成 step1 之前被调度程序推出 RUNNING 状态。 现在线程 2 开始执行并向条件变量发出信号。当线程 1 恢复执行时，它将完成剩余的低级指令并开始等待。 线程 1 以无限等待结束，因为条件变量的信号甚至在等待之前就出现了。

所以正确的使用方法是（我相信问题中提到的代码没有达到预期的效果）

线程 1：-

1)工作到一定条件必须发生的地步（比如“count”必须达到指定值）
2)锁定关联互斥体
3) 调用 pthread_cond_wait() 以执行来自 Thread1 的阻塞等待信号。 （请注意，对 pthread_cond_wait() 的调用会自动以原子方式解锁关联的互斥变量，以便 Thread2 可以使用它）
4) 收到信号后，醒来。互斥锁是自动和原子锁定的。
5)显式解锁互斥锁

线程2

1) 工作
2)锁定关联互斥体
3) 更改 Thread1 正在等待的全局变量的值。
4)检查全局 Thread1 等待变量的值。如果它满足所需条件，则发出 Thread1 信号。
5)解锁互斥锁。 继续

Answer 5

看起来没有任何 Linux 替代 Windows API SuspendThread 函数。如果不在该线程过程中注入任何代码，就不可能暂停 Linux 线程。

Answer 6

更重要的是 - 你最终想要做什么？ - 我怀疑答案不是“暂停线程”。可能是你的程序设计有问题。