Multithreading 何时需要条件变量，isn'；互斥还不够吗？

我确信互斥是不够的，这就是条件变量概念存在的原因；但这让我感到困惑，我无法用一个具体的场景说服自己，当一个条件变量是必不可少的

问题的公认答案是，条件变量是

用“信号”机制锁定。当线程需要时使用它 等待资源变为可用。线程可以在CV上“等待” 然后，资源生产者可以“发送”变量，其中 案例等待CV的线程得到通知并可以继续 执行

我感到困惑的是，线程也可以在互斥体上等待，当它收到信号时，仅仅意味着变量现在可用，为什么我需要一个条件变量

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另外，当我的视线更倾向于看不到条件变量的用途时，无论如何都需要一个互斥来保护条件变量。

您需要条件变量，与互斥一起使用（每个cond.var.都属于互斥体），以指示从一个线程到另一个线程的状态变化（条件）。其思想是线程可以等待某个条件变为真。这些条件是特定于程序的（即“队列为空”、“矩阵较大”、“某些资源几乎耗尽”、“某些计算步骤已完成”等）。互斥对象可能有几个相关的条件变量。并且您需要条件变量，因为这些条件可能并不总是简单地表示为“一个互斥锁被锁定”（因此您需要向其他线程广播条件的更改）

阅读一些好的posix线程教程，例如or或one。更好的是，读一本好的pthread书籍。看

也读和

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p.S.平行度和线程是很难掌握的概念。花点时间阅读、实验并再次阅读。

即使您可以按照您描述的方式使用它们，互斥锁也不是为用作通知/同步机制而设计的。它们旨在提供对共享资源的互斥访问。使用互斥体来表示条件是很尴尬的，我想应该是这样的（其中Thread1由Thread2表示）：

线程1：

while(1) {
    lock(mutex); // Blocks waiting for notification from Thread2
    ... // do work after notification is received
    unlock(mutex); // Tells Thread2 we are done
}

lock(mutex0);
while(1) {
    lock(mutex0); // Blocks waiting for notification from Thread2
    ... // do work after notification is received
    unlock(mutex1); // Tells Thread2 we are done
}

线程2：

while(1) {
    ... // do the work that precedes notification
    unlock(mutex); // unblocks Thread1
    lock(mutex); // lock the mutex so Thread1 will block again
}

while(1) {
    lock(mutex1); // lock the mutex so Thread1 will block again
    ... // do the work that precedes notification
    unlock(mutex0); // unblocks Thread1
}

这有几个问题：

在Thread1完成“通知后工作”之前，Thread2无法继续“执行通知前的工作”。在这种设计中，甚至不需要Thread2，也就是说，为什么不将“在通知之前的工作”和“在通知之后的工作”移动到同一个线程中，因为在给定时间只有一个线程可以运行

如果Thread2无法抢占Thread1，Thread1将在重复while（1）循环时立即重新锁定互斥锁，Thread1将继续执行“通知后工作”，即使没有通知。这意味着您必须以某种方式保证Thread2将在Thread1锁定互斥锁之前锁定互斥锁。你是怎么做到的？可能通过睡眠或其他特定于操作系统的方式强制调度事件，但即使这样也不能保证根据时间、操作系统和调度算法来工作

这两个问题不是小问题，事实上，它们都是主要的设计缺陷和潜在的bug。这两个问题的根源都是要求在同一线程中锁定和解锁互斥锁。那么如何避免上述问题呢？使用条件变量

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顺便说一句，如果您的同步需求非常简单，您可以使用一个普通的旧信号量，以避免条件变量的额外复杂性。

互斥用于独占访问共享资源，而条件变量则用于等待条件为真。两者都是不同的内核资源。有些人可能认为他们可以通过互斥实现条件变量，一种常见的模式是“flag+mutex”：

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但它永远不会工作，因为在等待过程中您永远不会释放互斥，其他人无法以线程安全的方式设置该标志。这就是为什么我们需要条件变量，当你在等待一个条件变量时，相关的互斥锁在发出信号之前不会被你的线程保持。

我也在考虑这个问题，我认为最重要的信息是，互斥锁一次只能由一个线程拥有（或更改）。因此，如果您有一个生产者和多个消费者，生产者将不得不等待互斥来生产。与康德。它可以随时生成变量。

条件变量和互斥对可以由二进制信号量和互斥对替换。使用条件var+mutex时，使用者线程的操作顺序为：

锁定互斥锁

等待条件变量

过程

解锁互斥锁

生产者线程操作序列为

锁定互斥锁

向条件var发送信号

解锁互斥锁

使用sema+mutex对时对应的使用者线程序列为

等待二进制语义

锁定互斥锁

检查预期条件

如果条件为真，则处理

解锁互斥锁

如果步骤3中的条件检查为假，则返回步骤1

生产者线程的顺序为：

锁定互斥锁

发布二进制语义

解锁互斥锁

正如您可以看到的，在使用条件变量时，步骤3中的无条件处理被步骤3和步骤4中的条件处理（在使用二进制语义时）所取代

原因是当使用sema+mutex时，在竞争条件下，另一个使用者线程可能会在步骤1和步骤2之间潜入，并处理/取消该条件。在使用条件变量时不会发生这种情况。在使用条件变量时，在步骤2之后，将保证条件为true

比纳

while(1) {
    lock(mutex1); // lock the mutex so Thread1 will block again
    ... // do the work that precedes notification
    unlock(mutex0); // unblocks Thread1
}