如何避免在 pthread 中进行轮询答案

【问题标题】：how to avoid polling in pthreads如何避免在 pthread 中进行轮询
【发布时间】：2011-06-05 14:16:10
【问题描述】：

我有一些目前看起来像这样的代码（简化）

/* instance in global var *mystruct, count initialized to 0 */
typedef struct {
    volatile unsigned int count;
} mystruct_t;

pthread_mutex_t mymutex; // is initialized

/* one thread, goal: block while mystruct->count == 0 */
void x(void *n) {
    while(1) {
        pthread_mutex_lock(&mymutex);
        if(mystruct->count != 0) break;
        pthread_mutex_unlock(&mymutex);       
    }
    pthread_mutex_unlock(&mymutex);
    printf("count no longer equals zero");
    pthread_exit((void*) 0)
}

/* another thread */
void y(void *n) {
    sleep(10);
    pthread_mutex_lock(&mymutex);
    mystruct->count = 10;
    pthread_mutex_unlock(&mymutex);
}

这对我来说似乎效率低下且错误——但我不知道更好的方法。有没有更好的方法，如果有，是什么？

【问题讨论】：

建议在break退出while循环后解锁互斥锁。
或者，如果你很懒惰，你可以使用强大的互斥锁并让pthread_exit“解锁”它...

标签： c multithreading pthreads posix

【解决方案1】：

条件变量允许您等待某个事件，并有一个不同的线程信号该条件变量。

你可以有一个线程来做这个：

for (;;)
{
   if (avail() > 0)
      do_work();
   else
      pthread_cond_wait();
}

以及执行此操作的不同线程：

for (;;)
{
   put_work();
   pthread_cond_signal();
}

当然非常简单。 :) 您需要了解如何正确使用它，由于竞争条件，使用条件变量会遇到一些困难。

但是，如果您确定线程会阻塞很短的时间（以 µs 为单位）并且很少发生，那么使用这样的自旋循环可能会更有效。

【讨论】：

+1 我喜欢障碍，但条件变量几乎肯定是这里任务的正确工具，因为没有迹象表明条件的“生产者”应该阻塞，直到条件的“消费者”准备好处理它。
当没有匹配的pthread_cond_wait(...) 时，pthread_cond_signal(...) 会发生什么？
没什么，它被忽略了。相反，pthread_cond_wait 没有pthread_cond_signal 会导致线程无限期等待。

【解决方案2】：

一般的解决方案是使用 POSIX 信号量。这些不是 pthread 库的一部分，但可以与 pthread 一起使用。

由于大多数其他多线程 API 中都提供了信号量，因此它是一种通用技术，可能更易于应用；然而，在这种情况下也许更合适的是 condition variable，它允许线程在不轮询的情况下挂起变量的条件值，这似乎正是想要。

【讨论】：

【解决方案3】：

条件变量是解决这个问题的方法。您的代码可以很容易地修改以使用它们：

pthread_mutex_t mymutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t mycond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

/* one thread, goal: block while mystruct->count == 0 */
void x(void *n) {
    pthread_mutex_lock(&mymutex);
    while (mystruct->count == 0)
        pthread_cond_wait(&mycond, &mymutex);

    printf("count no longer equals zero");
    pthread_mutex_unlock(&mymutex);

    pthread_exit((void*) 0)
}

/* another thread */
void y(void *n) {
    sleep(10);
    pthread_mutex_lock(&mymutex);
    mystruct->count = 10;
    pthread_cond_signal(&mycond);
    pthread_mutex_unlock(&mymutex);
}

请注意，在对结果进行操作时，您通常应该保持互斥锁锁定 - “使用”事件或类似事件。这就是我将pthread_mutex_unlock() 移到printf() 之后的原因，即使在这个玩具箱中它并不重要。

（另外，在实际代码中，将互斥锁和条件变量放在mystruct 中可能很有意义。

【讨论】：

【解决方案4】：

你可以使用barriers。

【讨论】：

【解决方案5】：

您也可以使用semaphores 来同步线程。

【讨论】：