Почему взаимное исключение всегда связано с условной переменной? «Условие» обычно представляет собой значение некоторой переменной, используемой совместно несколькими потоками. Взаимное исключение требуется для того, чтобы различные потоки могли задавать и проверять значение условной переменной. Например, если в примере кода, приведенном ранее, отсутствовало бы взаимное исключение, то проверка в главном цикле выглядела бы следующим образом:
/* Ждем завершения выполнения одного или нескольких потоков */
while (ndone == 0)
Pthread_cond_wait(&ndone_cond, &ndone_mutex);
Но
при этом существует вероятность, что последний поток увеличивает значение переменной
ndone
после проверки главным потоком условия
ndone == 0
, но перед вызовом функции
pthread_cond_wait
. Если это происходит, то последний «сигнал» теряется, и основной цикл оказывается заблокированным навсегда, так как он будет ждать события, которое никогда не произойдет.
По этой же причине при вызове функции
pthread_cond_wait
поток должен блокировать соответствующее взаимное исключение, после чего эта функция разблокирует взаимное исключение и помещает вызывающий поток в состояние ожидания, выполняя эти действия как одну атомарную операцию. Если бы эта функция не разблокировала взаимное исключение и не заблокировала его снова после своего завершения, то выполнять эти операции пришлось бы потоку, как показано в следующем фрагменте кода:
/* Ждем завершения выполнения одного или нескольких потоков */
Pthread_mutex_lock(&ndone_mutex);
while (ndone == 0) {
Pthread_mutex_unlock(&ndone_mutex);
Pthread_cond_wait(&ndone_cond, &ndone_mutex);
Pthread_mutex_lock(&ndone_mutex);
}
Существует вероятность того, что по завершении выполнения поток увеличит на единицу значение переменной
ndone
и это произойдет между вызовом функций
pthread_mutex_unlock
и
pthread_cond_wait
.
Обычно функция
pthread_cond_signal
выводит из состояния ожидания один поток, на который указывает условная переменная. Существуют ситуации, когда некоторый поток знает, что из состояния ожидания должны быть выведены несколько потоков. В таком случае используется функция
pthread_cond_broadcast
, выводящая из состояния ожидания все потоки, которые блокированы условной переменной.
#include <pthread.h>
int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t * cptr);
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t * cptr, pthread_mutex_t * mptr,
const struct timespec * abstime);
Обе функции возвращают: 0 в случае успешного выполнения, положительное значение Exxx в случае ошибки
Функция
pthread_cond_timedwait
позволяет потоку задать предельное время блокирования. Аргумент
abstime
представляет собой структуру
timespec
(определенную в разделе 6.9 при рассмотрении функции
pselect
), которая задает системное время для момента, когда функция должна возвратить управление, даже если к этому моменту условная переменная не подала
сигнал. Если возникает такая ситуация, возвращается ошибка
ETIME
.
В данном случае значение времени является абсолютным значением времени, в отличие от относительного значения разницы во времени( time delta) между некоторыми событиями. Иными словами,
abstime
— это системное время, то есть количество секунд и наносекунд, прошедших с 1 января 1970 года (UTC) до того момента, когда эта функция должна вернуть управление. Здесь имеется различие как с функцией
pselect
, так и с функцией
select
, задающими количество секунд (и наносекунд в случае
pselect
) до некоторого момента в будущем, когда функция должна вернуть управление. Обычно для этого вызывается функция
Преимущество использования абсолютного времени (в противоположность относительному) заключается в том, что функция может завершиться раньше (возможно, из-за перехваченного сигнала). Тогда функцию можно вызвать снова, не меняя содержимое структуры
timespec
. Недостаток этого способа заключается в необходимости вызывать дополнительно функцию
gettimeofday
перед тем, как в первый раз вызывать функцию
pthread_cond_timedwait
.
ПРИМЕЧАНИЕ
В POSIX определена новая функция clock_gettime, возвращающая текущее время в виде структуры timespec.
26.9. Веб-клиент и одновременный доступ
Изменим код нашего веб-клиента из раздела 26.6: уберем вызов функции Solaris
thr_join
и заменим его вызовом функции
pthread_join
. Как сказано в разделе 26.6, теперь нам нужно точно указать, завершения какого потока мы ждем. Для этого мы используем условную переменную, описанную в разделе 26.8.
Единственным изменением в отношении глобальных переменных (см. листинг 26.7) является добавление нового флага и условной переменной: