pthreads：一个触发其他线程的线程

Question

你好， 我是多线程编程的新手。 我正在尝试创建一个代码，创建一个名为THREAD1的线程，在完成某些操作后，触发其他两个线程THREAD2和THREAD3，然后退出。

我写了两种可能的解决方案。

1）使用条件变量（不起作用：在某些情况下会出现死锁）：

pthread_mutex_t ready_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t  ready_cond  = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
bool ready = false;

void* trigger(void*);
void* func1(void*);
void* func2(void*);

int main()
{
    pthread_t thread1;
    pthread_t thread2;
    pthread_t thread3;  
    pthread_create(&thread1, 0, &trigger, 0);
    pthread_create(&thread2, 0, &func1, 0);
    pthread_create(&thread3, 0, &func2, 0);
    pthread_join(thread1, 0);
    pthread_join(thread2, 0);
    pthread_join(thread3, 0);
}

void *trigger(void*)
{
    pthread_mutex_lock(&ready_mutex);
    ready = true;
    pthread_cond_broadcast(&ready_cond);
    pthread_mutex_unlock(&ready_mutex);
    return 0;
}

void *func1(void*)
{
    while (!ready) // Needed to avoid spuriuos wake-up
    {
        pthread_mutex_lock(&ready_mutex);
        pthread_cond_wait(&ready_cond, &ready_mutex);
        pthread_mutex_unlock(&ready_mutex);
    }
    std::cout << "In 'func1'>> Do something" << std::endl;
    return 0;
}

void *func2(void*)
{
    while (!ready) // Needed to avoid spuriuos wake-up
    {
        pthread_mutex_lock(&ready_mutex);
        pthread_cond_wait(&ready_cond, &ready_mutex);
        pthread_mutex_unlock(&ready_mutex);
    }
    std::cout << "In 'func2'>> Do something" << std::endl;
    return 0;
}

2) THREAD1 直接创建另外两个线程。

pthread_mutex_t ready_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
pthread_cond_t  ready_cond  = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

pthread_t thread1;
pthread_t thread2;
pthread_t thread3;

void* trigger(void*);
void* func1(void*);
void* func2(void*);

int main()
{
    pthread_create(&thread1, 0, &trigger, 0);

    pthread_join(thread1, 0);
    pthread_join(thread2, 0);
    pthread_join(thread3, 0);
}

void *trigger(void*)
{
    std::cout << "In 'trigger'>> Do something" << std::endl;

    pthread_create(&thread2, 0, &func1, 0);
    pthread_create(&thread3, 0, &func2, 0);

    return 0;
}

void *func1(void*)
{
    std::cout << "In 'func1'>> Do something" << std::endl;

    return 0;
}

void *func2(void*)
{
    std::cout << "In 'func2'>> Do something" << std::endl;

    return 0;
}

我想知道您的意见。

非常感谢。

- seg.fault

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你的第二个实现似乎运行良好，你认为有什么问题吗？ - engineerC

你的第二个选项更清晰、更优美。我会选择它。 - Rafael Baptista

@CaptainMurphy：我只是想知道是否有更好的方法来达到这个目标。从POSIX手册页面上看，似乎条件变量更适合这个目的，因为它们可以用于发出特定事件的信号。 - seg.fault

你的“虚假唤醒”循环不太对：你需要先锁定，然后 while (!read) cond_wait()，最后解锁。现在你检查一个互斥保护的变量 (ready) 的值，而没有先锁住互斥体——这样不好。 - pilcrow

@pilcrow：是的，我知道。Maxim Yegorushkin已经指出了这一点（请参见下面的第一个答案）。谢谢。 - seg.fault

Answer 1

使用条件变量（存在问题：在某些情况下会出现死锁）：

当检查共享变量ready的状态时，代码并未锁定互斥锁。当它锁定互斥锁ready可能已经在那个时候改变了，这就是为什么会出现死锁的原因。

等待状态改变正确的版本应该使用条件变量（错误检查被省略）：

pthread_mutex_lock(&ready_mutex);
while(!ready) // Needed to avoid spuriuos wake-up
    pthread_cond_wait(&ready_cond, &ready_mutex);
// ready == true here
pthread_mutex_unlock(&ready_mutex);

以上假设只有在持有相同的互斥锁时才会更改ready。

- Maxim Egorushkin

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是的，你说得对。那么，回到我的问题，我应该使用条件变量（解决方案＃1）还是延迟线程创建（解决方案＃2）？ - seg.fault

@seg.fault 我会使用奥卡姆剃刀原理：在多个问题解决方案中选择更简单的一个。 - Maxim Egorushkin