Unix/Linux操作系统与条件变量应用

"这份资源是达内教育的Linux课件，主要内容涵盖了Unix/Linux操作系统的基础知识，包括操作系统简介、GNU编译工具GCC、内存管理、文件I/O、进程管理、信号、进程间通信、多线程、网络通信等。特别提到了Unix的三大派生版本：SystemV、Berkley和Hybrid，以及相关的操作系统如AIX、Solaris、FreeBSD、NetBSD、OpenBSD和MacOSX。此外，还介绍了Linux作为类Unix操作系统的普及和广泛应用，以及其在各种硬件设备上的适应性。" 在讲解“条件变量典型使用步骤”之前，先理解一下条件变量是什么。条件变量（Condition Variable）是线程同步的一种机制，允许线程等待某个特定条件的发生。当条件不满足时，线程可以“挂起”，等待其他线程改变条件后再被唤醒。条件变量通常与互斥锁（Mutex）配合使用，以确保在修改共享数据时的互斥访问。 以下是条件变量的典型使用步骤： 1. **声明和初始化全局数据/变量**：首先，你需要定义一个或多个全局变量，这些变量将被多个线程共享，并且它们的状态会触发条件变量的等待和唤醒。例如，假设我们有一个`count`变量表示某种资源的数量。 2. **声明和初始化条件变量对象**：接着，创建一个条件变量对象，通常使用`pthread_cond_init`函数进行初始化。这个条件变量用于线程间的同步。 3. **声明和初始化互斥锁**：为了保护共享数据不受并发访问的影响，我们需要一个互斥锁。可以使用`pthread_mutex_init`初始化互斥锁，确保每次只有一个线程访问临界区。 4. **创建并运行进程**：创建多个进程或线程，每个进程或线程都需要访问共享数据并可能需要等待条件变量。 5. **锁定互斥锁**：在进入临界区之前，线程需要获取互斥锁，使用`pthread_mutex_lock`来实现。 6. **检查条件**：在持有锁的情况下，线程检查条件是否满足。如果不满足，线程释放锁并调用`pthread_cond_wait`等待条件变量。这会解锁互斥锁，然后线程挂起，直到其他线程唤醒它。 7. **改变条件**：另一个线程在修改了条件后，可以调用`pthread_cond_broadcast`或`pthread_cond_signal`来唤醒等待中的线程。前者会唤醒所有等待的线程，后者只唤醒一个。 8. **再次获得锁**：被唤醒的线程尝试重新获取互斥锁，如果成功，它会进入临界区并再次检查条件。如果条件满足，线程继续执行；如果不满足，它可能需要再次等待。 9. **解锁并退出**：完成操作后，线程释放互斥锁，然后正常退出。 这个过程确保了线程在条件满足时才能继续执行，防止了无效的等待和不必要的唤醒，从而有效地实现了线程间的同步和协作。在Linux和其他类Unix系统中，条件变量是多线程编程中非常重要的工具，能够帮助开发者设计出高效、可靠的并发程序。