Question

我对pthread_cond_wait和pthread_cond_signal有一个奇怪的问题。我已经安排了一系列线程。它们在启动时都处于睡眠状态。唤醒功能将发出这些线程的信号，做一些工作，并等待结果。

在下面的设置中，td是包含互斥锁和条件的线程数据，th是包含指向线程的指针的数组：

for (size_t i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
    pthread_cond_init(&td[i].cond, NULL);
    pthread_mutex_init(&td[i].cond_mutex, NULL);
    pthread_mutex_init(&td[i].work_mutex, NULL);
    pthread_mutex_lock(&td[i].cond_mutex);
    pthread_mutex_lock(&td[i].work_mutex);
    pthread_create(&th[i], NULL, thread_worker, (void *)&td[i]);
}

线程工作者是这样的：

void*
thread_worker(void* data)
{
    THREAD_DATA *td = (THREAD_DATA *)data;
    while (1) {
        pthread_cond_wait(&td->cond, &td->cond_mutex);  // marker

        // do work ...

        pthread_mutex_unlock(&td->work_mutex);
    }
    pthread_exit(NULL);
}

这个job函数应该唤醒所有线程，完成工作，并等待它们完成：

void
job()
{
    for (size_t i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
        pthread_cond_signal(&td[i].cond);
    }
    for (size_t i = 0; i < NUM_THREADS; i++) {
        pthread_mutex_lock(&td[i].work_mutex);  // block until the work is done
    }
}

在某些罕见的情况下（可能是1000次运行中的1次），上述设置将遇到冻结。发生这种情况时，thread_worker中的“标记”行不会被pthread_cond_signal发出信号，只是等待。这是非常罕见的，但它不时发生。我已经生成了大量日志消息，并且我确认pthread_cond_wait始终在pthread_cond_signal之前调用。我在这里做错了什么？

Answer 1

没有任何内容强制pthread_cond_wait()在pthread_cond_signal()之前被调用。尽管您对日志记录的看法如此，但记录的行完全可能与实际发生的事件不一致。

您没有正确使用互斥锁和条件变量：互斥锁只能由锁定它们的同一个线程解锁，条件变量应该与某个共享状态的测试配对（称为谓词< / em>的）。共享状态应该被传递给pthread_cond_wait()的互斥锁保护。

例如，可以重新编写示例以正确使用互斥锁和条件变量。首先，在int work_status结构中添加THREAD_DATA，其中0表示线程正在等待工作，1表示工作可用且2表示工作已经完成。

在THREAD_DATA中，您似乎不需要两个互斥锁，并且当您进行设置时，您不想在主线程中锁定互斥锁：

for (size_t i = 0; i < NUM_THREADS; i++) { pthread_cond_init(&td[i].cond, NULL); pthread_mutex_init(&td[i].cond_mutex, NULL); td[i].work_status = 0; pthread_create(&th[i], NULL, thread_worker, (void *)&td[i]); }

让线程在work_status上等待使用条件变量：

void* thread_worker(void* data) { THREAD_DATA *td = (THREAD_DATA *)data; while (1) { /* Wait for work to be available */ pthread_mutex_lock(&td->cond_mutex); while (td->work_status != 1) pthread_cond_wait(&td->cond, &td->cond_mutex); pthread_mutex_unlock(&td->cond_mutex); // do work ... /* Tell main thread that the work has finished */ pthread_mutex_lock(&td->cond_mutex); td->work_status = 2; pthread_cond_signal(&td->cond); pthread_mutex_unlock(&td->cond_mutex); } pthread_exit(NULL); }

...并在work_status
中根据需要设置并等待job()
void job() { /* Tell threads that work is available */ for (size_t i = 0; i < NUM_THREADS; i++) { pthread_mutex_lock(&td[i].cond_mutex); td[i].work_status = 1; pthread_cond_signal(&td[i].cond); pthread_mutex_unlock(&td[i].cond_mutex); } /* Wait for threads to signal work complete */ for (size_t i = 0; i < NUM_THREADS; i++) { pthread_mutex_lock(&td[i].cond_mutex); while (td[i].work_status != 2) pthread_cond_wait(&td[i].cond, &td[i].cond_mutex); pthread_mutex_unlock(&td[i].cond_mutex); } }

Answer 2

一些检查清单：

1）在等待cond变量之前锁定互斥锁td->cond_mutex吗？否则，它是未定义的。

2）在 pthread_cond_wait（）返回后检查谓词吗？典型用法是

while(!flag) pthread_cond_wait(&cv, &mutex); //waits on flag

这不是你拥有的。这是为了防止虚假的唤醒，并确保谓词在此期间没有改变。

3）pthread_cond_signal()保证至少唤醒一个线程。如果有多个线程正在等待相同的条件变量，则可能需要使用pthread_cond_broadcast()。

4）如果没有线程在等待条件变量，则pthread_cond_signal()或pthread_cond_broadcast()无效。

pthread_cond_wait有时不会收到信号

2 个答案: