Читать онлайн «Параллельное и распределенное программирование на С++». Страница 157

Функции pthread_cond_broadcast() и pthread_cond_signal() не будут иметь результата, если в данный момент не су щ ествует потоков, заблокированных с использованием условной переменной, за д анной параметром cond.

Возвращаемые значения

При успешном завершении функции pthread_cond_broadcast () и pthread_ cond_signal () возвра щ ают нулевое значение; в противном случае — ко д ошибки, обозначаю щ ий ее характер.

pthread_cond_broadcast, pthread_cond_signal — функции разблокировки потоков, заблокированных с по м о щ ью пере м енной условия.

Синопсис

THR

#include <pthread.h>

int pthread_cond_broadcast (pthread_cond_t *cond);

int pthread_cond_signal (pthread_cond_t *cond);

|Ошибки

Функции pthread_cond_broadcast () и pthread_cond_signal () м огут завершиться неудачно, если:

[EINVALJ значение, заданное параметром cond, не ссылается на инициализированную условную переменную.

Эти функции не возвращают код ошибки [EINTR].

Примеры

Отсутствуют.

Замечания по использованию

Функция pthread_cond_broadcast () используется при изменении состояния общей переменной в ситуации, когда выполняется сразу несколько потоков. Рассмотрим задачу с участием одного «изготовителя» и нескольких «потребителей», в которой «изготовитель» может вставить в список несколько элементов, к которым могут получать доступ «потребители» (по одному элементу за раз). Путем вызова функции pthread_cond_broadcast() «изготовитель» уведомляет о своем действии всех «потребителей», которые, возможно, находятся в состоянии ожидания, и, таким образом, при использовании мультипроцессора приложение может достичь более высокой пропускной способности. Кроме того, функция pthread_cond_broadcast () позволяет упростить реализацию блокировки чтения-записи. Функция pthread_cond_broadcast () весьма полезна, когда записывающий поток освобождает блокировку, и нужно «запустить» все «читающие» потоки, находящиеся в состоянии ожидания. Наконец, эту широковещательную функцию можно использовать в двухфазном алгоритме фиксации для уведомления всех клиентов о предстоящей фиксации транзакции.

Функцию pthread_cond_signal () небезопасно использовать в обработчике сигналов, который вызывается асинхронно. Даже если это было бы безопасно, имела бы место «гонка» данных между проверками булевой функции pthread_cond_ wait (), которую невозможно эффективно устранить.

Следовательно, мьютексы и переменные условий не подходят для освобождения ожидающего потока путем сигнализации из кода обработчика сигналов.

Логическое обоснование

Несколько запусков по условному сигналу

Для мультипроцессора, скорее всего, невозможно применить функцию pthread_cond_signal(), чтобы избежать разблокировки нескольких потоков, заблокированных с использованием условной переменной. Рассмотрим, например, следующую частичную реализацию функций pthread_cond_wait () и pthread_cond_ signal(), выполняемых потоками в заданном порядке. Один поток пытается «дождаться» нужного значения условной переменной, другой при этом выполняет функцию pthread_cond_signal(), в то время как третий поток уже находится в состоянии ожидания.

pthread_cond_wait(mutex, cond):

value = cond->value; /* 1 */

pthread_mutex_unlock (mutex); /* 2 */

pthread_mutex_lock (cond->mutex); /* 10 */

if (value == cond->value) { /* 11 */

me->next_cond = cond->waiter;

cond->waiter = me;

pthread_mutex_unlock(cond->mutex);

unable_to_run (me);

} else

pthread_mutex_unlock (cond->mutex); /* 12 */

pthread_mutex_lock (mutex); /* 13 * /

pthread_cond_signal (cond):

pthread_mutex_lock (cond->mutex); /* 3 */

cond->value++; /* 4 */

if (cond->waiter) { /* 5 */

sleeper = cond->waiter; /* 6 */

cond->waiter = sleeper->next_cond; /* 7 */

able_to_run (sleeper); /* 8 */

}

pthread_mutex_unlock (cond->mutex); /* 9 */

Итак, в результате одного обращения к функции pthread_cond_signal () сразу несколько потоков могут вернуться из вызова функции pthread_cond_wait () или pthread_cond_timedwait (). Такой эффект называется «фиктивным запуском». Обратите внимание на то, что подобная ситуация является самокорректирующейся благодаря тому, что количество потоков, «пробуждающихся» таким путем, ограничено; например, следующий поток, который вызывает функцию pthread_cond_wait (), после определенной последовательности событий блокируется.

Несмотря на то что эту проблему можно было бы решить, потеря эффективности ради обработки дополнительного условия, которое возникает лишь иногда, неприемлема, особенно в случае, когда нужно протестировать предикат, связанный с условной переменной. Корректировка этой проблемы слишком уж понизила бы уровень параллелизма в этом базовом стандартном блоке при выполнении всех высокоуровневых операций синхронизации.

В разрешении «фиктивных запусков» есть одно дополнительное преимущество: знал о них, разработчикам приложений придется прелусмотреть цикл тестирования предиката при ожидании наступления нужного условия. Это также вынудит приложение «терпеливо» отнестись к распространению «лишних» условных сигналов, связанных с одной и той же условной переменной, формирование которых может быть закодировано в какой-то другой части приложения. В результате приложения станут более устойчивыми. Поэтому в стандарте IEEE Std 1003.1-2001 в прямой форме отмечена возможность возникновения «фиктивных запусков».

Будущие направления

Отсутствуют.

Смотри также

pthread_cond_destroy (), pthread_cond_timedwait (), том Base Definitions cтaндapтa IEEEStd 1003.1-2001, <pthread.h>.

Последовательность внесения изменений

Функции впервые реализованы в выпуске Issue 5. Включены для согласования с расширение м POSIX Threads Extension.

Issue 6

Функции pthread_cond_broadcast() и pthread_cond_signal() от м ечены как часть опции Threads.

Добавлен раздел «Замечания по использованию» (APPLICATION USAGE).

pthread_cond_destroy, pthread_cond_init

Имя

pthread_cond_destroy, pthread_cond_init

Синопсис

THR

#include <pthread.h>

int pthread_cond_destroy (pthread_cond_t *cond);

int pthread_cond_init (

pthread_cond_t *restrict cond,

const pthread_condattr_t *restrict attr);

pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;

Описание

Функция pthread_cond_destroy () используется для разрушения условной пере м енной, заданной пара м етро м cond, в результате чего объект становится неинициализированны м. В конкретной реализации функция pthread_cond_destroy () м ожет устанавливать объект, адресуемый параметром cond, равны м недействительно м у значению. Разрушенный объект условной пере м енной м ожно снова инициализировать с по м ощью функции pthread_cond_init (); результаты ссылки на этот объект после его разрушения не определены.

Нет никакой опасности в разрушении инициализированной условной переменной, по которой не заблокирован в данный момент ни один поток. Попытка же разрушить условную переменную, по которой заблокированы в данный момент другие потоки, может привести к неопределенному поведению.

Функция pthread_cond_init() используется для инициализации условной пере м енной, адресуе м ой пара м етро м cond, объекто м атрибутов, адресуе м ы м пара м етро м attr. Если пара м етр attr со д ержит значение NULL, для инициализации применяются атрибуты условной переменной, действующие по умолчанию, т.е. результат в этом случае равносилен передаче адреса объекта, содержащего стандартные атрибуты условной пере м енной. После успешной инициализации Условная Переменная становится инициализированной.