區別:1、使用條件變數可以一次喚醒所有等待者,而信號量不能喚醒;2、信號量始終有一個值(狀態),而條件變數是沒有值的,沒有地方記錄發送訊號的次數,也沒有地方記錄wait回傳的次數;3、訊號量的意圖在於進程間同步,條件變數意圖在於執行緒間同步。
本教學操作環境:linux5.9.8系統、Dell G3電腦。
條件變數
條件變數(cond)使在多執行緒程式中用來實現「等待--->喚醒」邏輯常用的方法,是進程間同步的一種機制。條件變數用來阻塞一個線程,直到條件滿足被觸發為止,通常條件變數和互斥量同時使用。
一般條件變數有兩個狀態:
(1)一個/多個執行緒為等待「條件變數的條件成立「而掛起;
(2)另一個執行緒在「條件變數條件成立時」通知其他執行緒。
條件變數的使用:
#includestruct msg { struct msg *m_next; /* ... more stuff here ... */ }; struct msg *workq; pthread_cond_t qready = PTHREAD_COND_INITIALIZER; pthread_mutex_t qlock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER; void process_msg(void) { struct msg *mp; for (;;) { pthread_mutex_lock(&qlock); while (workq == NULL) pthread_cond_wait(&qready, &qlock); mp = workq; workq = mp->m_next; pthread_mutex_unlock(&qlock); /* now process the message mp */ } } void enqueue_msg(struct msg *mp) { pthread_mutex_lock(&qlock); mp->m_next = workq; workq = mp; pthread_mutex_unlock(&qlock); pthread_cond_signal(&qready); }
當然,在觸發條件變數時也可以用以下程式碼,兩種方式各有優劣
void enqueue_msg(struct msg *mp) { pthread_mutex_lock(&qlock); mp->m_next = workq; workq = mp; pthread_cond_signal(&qready); pthread_mutex_unlock(&qlock); }
信號量
信號量是一種特殊的變量,存取具有原子性。
只允許對它進行兩個操作:
(1)等待信號量
#當信號量值為0時,程式等待;當訊號量值大於0時,信號量減1,程式繼續運作。
(2)發送信號量
將信號量值加1。
說明:Linux提供了一組信號量API,聲明在頭檔sys/sem.h中。
linux 條件變數與訊號量的差異:
(1)使用條件變數可以一次喚醒所有等待者,而這個訊號量沒有的功能,感覺是最大差別。
(2)信號量總是有一個值(狀態的),而條件變數是沒有的,沒有地方記錄喚醒(發送訊號)過多少次,也沒有地方記錄喚醒執行緒(wait回傳)過多少次。從實作上來說一個信號量可以是用mutex counter condition variable實現的。因為信號量有一個狀態,如果想精準的同步,那麼信號量可能會有特殊的地方。信號量可以解決條件變數中存在的喚醒遺失問題。
(3)信號量的意圖在於進程間同步,互斥鎖和條件變數的意圖在於執行緒間同步,但是信號量也可用於執行緒間,互斥鎖和條件變數也可用於進程間。應根據實際的情況進行決定。信號量最有用的場景是用以指明可用資源的數量。
經典的一句話:
互斥量是訊號量的一種特例,互斥量的本質就是一把鎖。
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