Читать онлайн «Параллельное и распределенное программирование на С++». Страница 159

Поток, который был разблокирован по причине отмены в то время, пока он был заблокирован в вызове функции pthread_cond_timedwait() или pthread_cond_wait (), не будет использовать условный сигнал, который можно направить параллельно на условную переменную, если существуют другие потоки, заблокированные по этой условной переменной.

Функция pthread_cond_timedwait() эквивалентна функции pthread_cond_wait (), за исключением того, что она возвращает код ошибки, если абсолютное время, заданное пара м етро м abstime, наступит (т.е. системное время станет равным или превысит значение abstime) до того, как будет передано (с помощью сигнала) условие cond, или если абсолютное время, заданное параметром abstime, уже наступило в момент вызова.

C S Если поддерживается опция Clock Selection, условная переменная будет иметь атрибут часов, определяющий механизм, который предназначен для измерения времени, заданного параметром abstime . По истечении заданного времени функция pthread_cond_timedwait() освободит и снова захватит мьютекс, адресуемый параметром mutex . Функция pthread_cond_timedwait () также представляет собой точку отмены.

Если потоку, ожидающему значения условной переменной, передается сигнал, то при возврате из обработчика сигнала поток возобновит ожидание этой условной переменной (как будто не было никакого прерывания на обработку сигнала) или возвратит нуль вследствие фиктивного запуска.

Возвращаемые значения

За исключением кода ошибки [ETIMEDOUT], все проверки на наличие ошибок реализованы так, как если бы они были выполнены в самом начале работы каждой функции, и код ошибки в случае ее обнаружения возвращается до модификации состояния мьютекса, заданного пара м етро м mutex, или условной переменной, заданной параметром cond.

При успешном завершении возвращается нулевое значение; в противном случае — код ошибки, обозначающий ее характер.

Ошибки

Функция pthread_cond_timedwait () завершится неудачно, если:

[ETIMEDOUT]  вре м я, заданное пара м етро м abstime, наступило.

Функции pthread_cond_timedwait() и pthread_cond_wait() м огут завершиться неудачно, если:

[EINVAL] значение, заданное хотя бы одни м из пара м етров cond, mutex или abstime, недействительно;

[EINVAL] для выполнения параллельных операций pthread_cond_timedwait() или pthread_cond_wait () по одной и той же условной пере м енной были задействованы различные мьютексы;

[EPERM]  во вре м я вызова любой из функций мьютексом не владел текущий поток.

Эти функции не возвращают код ошибки [EINTR].

Примеры

Отсутствуют.

Замечания по использованию

Отсутствуют.

Логическое обоснование

Семантика ожидания по условию

Важно от м етить, что, когда функции pthread_cond_wait() и pthread_cond_timedwait() завершаются без ошибки, соответствую щ ий предикат может все еще иметь ложное значение. Аналогично, когда функция pthread_cond_timedwait() возвращается с ошибкой истечения времени ожидания, соответствующий предикат может иметь истинное значение из-за неизбежной «гонки» между истечением периода ожидания и изменением состояния предиката.

В некоторых реализациях, в частности мультипроцессорных, иногда возможно пробуждение сразу нескольких потоков, если сигнал об изменении состояния условной переменной генерируется одновременно на различных процессорах.

В общем случае при каждом завершении ожидания по условию поток должен оценивать значение предиката, связанного с ожиданием по условию, чтобы узнать, может ли он безопасно продолжать выполнение, ожидать или объявить тайм-аут. Возврат из состояния ожидания не означает, что соответствующий предикат имеет конкретное значение (ЛОЖЬ или ИСТИНА).

Поэтому рекомендуется ожидание по условию выражать в коде, эквивалентно м циклу «while», который выполняет проверку предиката.

Семантика ожидания по времени

Абсолютное время было выбрано для задания параметра лимита времени по двум причинам. Во-первых, несмотря на то, что измерение относительного времени нетрудно реализовать в начале функции, для которой задается абсолютное время, с заданием абсолютного времени в начале функции, которая определяет относительное время, связано условие «гонок». Предположим, например, что функция clock_gettime() возвращает текущее время, а функция cond_relative_timed_wait () использует относительное время.

clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &now)

reltime = sleep_til_this_absolute_time -now;

cond_relative_timed_wait (с, m, &reltime);

Если поток выгружается между первой и последней инструкциями, поток блокируется слишком надолго. Однако блокирование несущественно, если используется абсолютное время. Кроме того, абсолютное время не нужно пересчитывать, если оно используется в цикле несколько раз.

Для случаев, когда системные часы работают дискретно, можно предполагать, что реализации обработают любые ожидания по времени, истекающие в промежутке между дискретными состояниями, так, как если бы нужное время уже наступило.

Аннулирование потока и ожидание по условию

Ожидание по условию, синхронизированное или нет, является точкой отмены (аннулирования) потока. Другими словами, функции pthread_cond_wait () или pthread_cond_timedwait () представляют собой точки, в которых обнаружен необработанный запрос на отмену. Дело в том, что в этих точках возможно бесконечное ожидание, т.е. какое бы событие ни ожидалось, даже при совершенно корректной программе оно может никогда не произойти; например, входные данные, получения которых ожидает программа, могут быть никогда не отправлены. Сделав же ожидание по условию точкой отмены, поток можно безопасно аннулировать и выполнить соответствующие обработчики даже в случае, если программа «увязнет» в бесконечном ожидании.

Побочный эффект обработки запроса на от м ену потока в случае, когда он заблокирован по условной переменной, состоит в повторном захвате мьютекса до вызова любого из обработчиков. Это позволяет гарантировать, что обработчик запроса на отмену выполняется в таком же статусе, который имеет критический код, расположенный до и после вызова функции ожидания по условию. Это правило также требуется соблюдать при взаимодействии с POSIX -потоками, написанными на таких языках программирования, как Ada или С++, причем здесь можно организовать отмену потоков с использованием встроенного в язык механизма исключительных ситуаций. Это правило гарантирует, что каждый обработчик исключения, защищающий критический раздел, всегда может безопасно отталкиваться от следующего факта: связанный мьютекс уже заблокирован, независимо от того, в каком именно месте критического раздела было сгенерировано исключение. Без этого правила обработчики исключительных ситуаций не могли бы единообразно выполнять свою работу в отношении блокировки, и поэтому кодирование стало бы весьма громоздким.

Следовательно, поскольку в случае, когда запрос на отмену приходит во время ожидания, в отношении состояния блокировки должна быть выполнена определенная инструкция, при этом должно быть выбрано такое определение, которое сделает кодирование приложения наиболее удобным и свободным от ошибок.

При выполнении действий, связанных с получение м запроса на от м ену потока в то вре м я, когда он заблокирован по условной пере м енной, реализация требует гарантии, что поток не будет использовать ни один из условных сигналов, направленных на условную переменную, если существуют другие потоки, ожидающие сигнала по этой условной переменной. Соблюдение этого правила позволяет избежать условий взаимоблокировки, которые могут возникнуть в случае, если два независимых запроса (один действует в потоке, а другой связан с условной переменной) не были обработаны независимо.