Введение в QNX/Neutrino 2. Руководство по программированию приложений реального времени в QNX Realtime Platform

Следующее, что видно из примера, — это то, что структура «потребителя» идентична таковой в предыдущем примере с ждущей блокировкой. Мы заменили функции pthread_sleepon_lock и pthread_sleepon_unlock на стандартные мутекс-ориентированные версии (pthread_mutex_lock и pthread_mutex_unlock). Функция pthread_sleepon_wait была заменена на функцию pthread_cond_wait.

Основное различие здесь состоит в том, что библиотека ждущих блокировок имеет скрытый внутренний мутекс, а при использовании условных переменных мутекс передается явно. Последний способ дает нам больше гибкости.

И, наконец, обратите внимание на то, что мы использовали функцию pthread_cond_signal вместо функции pthread_sleepon_signal (опять же, с явной передачей мутекса).

Функции phtread*_signal и pthread*_broadcast

В разделе о ждущих блокировках мы обещали обсудить различие между функциями pthread_sleepon_broadcast и pthread_sleepon_signal. Заодно поговорим и о различии между двумя аналогичными функциями, имеющими отношение к условным переменным: pthread_cond_signal и pthread_cond_broadcast.

В двух словах, функция в варианте «signal» разблокирует только один поток. Например, если бы несколько потоков находилось в ожидании по функции «wait», и некий поток вызвал бы функцию pthread*_signal, то был бы разблокирован только один из ждущих потоков. Который из них? Тот, у которого наивысший приоритет. Если имеется два или более потоков с одинаковым приоритетом, порядок «пробуждения» будет не определен. Применение же варианта pthread*_broadcast приведет к тому что будут разблокированы все ожидающие потоки.

Разблокировать все потоки может показаться излишним. Но с другой стороны, разблокировать только один (причем случайный поток тоже не совсем корректно.

Поэтому мы должны думать, где имеет смысл использовать какой вариант. Очевидно, что если у вас только один ждущий поток, как у нас и было во всех вариантах «потребителя», функция pthread*_signal прекрасно справится — будет разблокирован один поток, и как раз тот, который нужно (потому что других просто нет).

В ситуации с несколькими потоками в первую очередь следует выяснить: а почему они ждут? Обычно на этот вопрос есть два ответа:

• все потоки рассматриваются как эквивалентные и реально образуют пул доступных потоков, готовых к обработке некоторого запроса;

• все потоки являются уникальными, и каждый из них ждет соблюдения своего специфического условия.

В первом случае мы можем представить себе, что код всех потоков имеет примерно следующий вид:

/*
 * cv1.c
*/

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

pthread_mutex_t mutex_data = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cv_data = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
int data;

thread1 {
 for (;;) {
 pthread_mutex_lock(&mutex_data);
 while (data == 0) {
 pthread_cond_wait(&cv_data, &mutex_data);
 }
// Сделать что-нибудь
 pthread_mutex_unlock(&mutex_data);
 }
}

В этом случае абсолютно неважно, который именно из потоков получит данные — главное, чтобы хотя бы один сделал это и произвел над этими данными необходимые действия.

Однако, если ваш код подобен приведенному ниже, все будет несколько по-иному:

/*
 * cv2.c
*/

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

pthread_mutex_t mutex_xy = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t cv_xy = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
int x, y;
int isprime(int);

thread1 {
 for (;;) {
 pthread_mutex_lock(&mutex_xy);
 while ((x > 7) && (y != 15)) {
 pthread_cond_wait(&cv_xy, &mutex_xy);
 }
 // Сделать что-нибудь
 pthread_mutex_unlock(&mutex_xy);
 }
}

thread2 {
 for (;;) {
 pthread_mutex_lock(&mutex_xy);
 while (!isprime(x)) {
 pthread_cond_wait(&cv_xy, &mutex_xy);
 }
 // Сделать что-нибудь
 pthread_mutex_unlock(&smutex_xy);
 }
}

thread3 {
 for (;;) {
 pthread_mutex_lock(&mutex_xy);
 while (x != y) {
 pthread_cond_wait(&cv_xy, &mutex_xy);
 }
 // Сделать что-нибудь
 pthread_mutex_unlock(&mutex_xy);
 }
}

В этом случае пробуждение одного потока ничего не даст! Здесь мы обязаны «разбудить» все три потока, чтобы каждый из них проверил соблюдение своего условия.

Это в полной мере отражает второй вариант ответа на наш вопрос «а почему они ждут?» Так как все потоки все ждут соблюдения различных условий (поток thread1 ждет, пока значение x не станет меньше или равно 7, или пока значение у не станет равным 15, поток thread2 ждет, пока значение x не станет простым числом, а поток thread3 ждет, пока x не станет равным у), у нас нет никакого выбора, кроме как «разбудить» все потоки «одновременно».