条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，主要包括两个动作：一个线程等待"条件变量的条件成立"而挂起；另一个线程使"条件成立"（给出条件成立信号）。为了防止竞争，条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在一起。
1． 创建和注销
条件变量和互斥锁一样，都有静态动态两种创建方式，静态方式使用PTHREAD_COND_INITIALIZER常量，如下：
pthread_cond_t cond=PTHREAD_COND_INITIALIZER
动态方式调用pthread_cond_init()函数，API定义如下：
int pthread_cond_init(pthread_cond_t *cond, pthread_condattr_t *cond_attr)
尽管POSIX标准中为条件变量定义了属性，但在LinuxThreads中没有实现，因此cond_attr值通常为NULL，且被忽略。
注销一个条件变量需要调用pthread_cond_destroy()，只有在没有线程在该条件变量上等待的时候才能注销这个条件变量，否则返回EBUSY。因为Linux实现的条件变量没有分配什么资源，所以注销动作只包括检查是否有等待线程。API定义如下：
int pthread_cond_destroy(pthread_cond_t *cond)
2． 等待和激发
int pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex)
int pthread_cond_timedwait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex, const struct timespec *abstime)
等待条件有两种方式：无条件等待pthread_cond_wait()和计时等待pthread_cond_timedwait()，其中计时等待方式如果在给定时刻前条件没有满足，则返回ETIMEOUT，结束等待，其中abstime以与time()系统调用相同意义的绝对时间形式出现，0表示格林尼治时间1970年1月1日0时0分0秒。
无论哪种等待方式，都必须和一个互斥锁配合，以防止多个线程同时请求pthread_cond_wait()（或pthread_cond_timedwait()，下同）的竞争条件（Race Condition）。mutex互斥锁必须是普通锁（PTHREAD_MUTEX_TIMED_NP）或者适应锁（PTHREAD_MUTEX_ADAPTIVE_NP），且在调用pthread_cond_wait()前必须由本线程加锁（pthread_mutex_lock()），而在更新条件等待队列以前，mutex保持锁定状态，并在线程挂起进入等待前解锁。在条件满足从而离开pthread_cond_wait()之前，mutex将被重新加锁，以与进入pthread_cond_wait()前的加锁动作对应。
pthread_cond_wait() 用于阻塞当前线程，等待别的线程使用pthread_cond_signal()或pthread_cond_broadcast来唤醒它。 pthread_cond_wait() 必须与pthread_mutex 配套使用。pthread_cond_wait()函数一进入wait状态就会自动release mutex。当其他线程通过pthread_cond_signal()或pthread_cond_broadcast，把该线程唤醒，使pthread_cond_wait()通过（返回）时，该线程又自动获得该mutex。
pthread_cond_signal函数的作用是发送一个信号给另外一个正在处于阻塞等待状态的线程,使其脱离阻塞状态,继续执行.如果没有线程处在阻塞等待状态,pthread_cond_signal也会成功返回。 使用pthread_cond_signal一般不会有“惊群现象”产生，他最多只给一个线程发信号。假如有多个线程正在阻塞等待着这个条件变量的话，那么是根据各等待线程优先级的高低确定哪个线程接收到信号开始继续执行。如果各线程优先级相同，则根据等待时间的长短来确定哪个线程获得信号。但无论如何一个pthread_cond_signal调用最多发信一次。 但是pthread_cond_signal在多处理器上可能同时唤醒多个线程，当你只能让一个线程处理某个任务时，其它被唤醒的线程就需要继续 wait，而且规范要求pthread_cond_signal至少唤醒一个pthread_cond_wait上的线程，其实有些实现为了简单在单处理器上也会唤醒多个线程. 另外，某些应用，如线程池，pthread_cond_broadcast唤醒全部线程，但我们通常只需要一部分线程去做执行任务，所以其它的线程需要继续wait.所以强烈推荐对pthread_cond_wait() 使用while循环来做条件判断. pthread_cond_wait(pthread_cond_t *cond, pthread_mutex_t *mutex)函数传入的参数mutex用于保护条件，因为我们在调用pthread_cond_wait时，如果条件不成立我们就进入阻塞，但是进入阻塞这个期间，如果条件变量改变了的话，那我们就漏掉了这个条件。因为这个线程还没有放到等待队列上，所以调用pthread_cond_wait前要先锁互斥量，即调用pthread_mutex_lock(),pthread_cond_wait在把线程放进阻塞队列后，自动对mutex进行解锁，使得其它线程可以获得加锁的权利。这样其它线程才能对临界资源进行访问并在适当的时候唤醒这个阻塞的进程。当pthread_cond_wait返回的时候又自动给mutex加锁。
激发条件有两种形式，pthread_cond_signal()激活一个等待该条件的线程，存在多个等待线程时按入队顺序激活其中一个；而pthread_cond_broadcast()则激活所有等待线程。
现在来看一段典型的应用：看注释即可。
In Thread1:
pthread_mutex_lock(&m_mutex);
pthread_cond_wait(&m_cond,&m_mutex);
pthread_mutex_unlock(&m_mutex);
In Thread2:
pthread_mutex_lock(&m_mutex);
pthread_cond_signal(&m_cond);
pthread_mutex_unlock(&m_mutex);
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <errno.h>
static pthread_t thread;
static pthread_cond_t cond;
static pthread_mutex_t mutex;
static int flag = 1;
void * thr_fn(void * arg)
{
struct timeval now;
struct timespec outtime;
pthread_mutex_lock(&mutex);
while (flag) {
printf("*****\n");
gettimeofday(&now, NULL);
outtime.tv_sec = now.tv_sec + 5;
outtime.tv_nsec = now.tv_usec * 1000;
pthread_cond_timedwait(&cond, &mutex, &outtime);
}
pthread_mutex_unlock(&mutex);
printf("cond thread exit\n");
}
int main(void)
{
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
pthread_cond_init(&cond, NULL);
if (0 != pthread_create(&thread, NULL, thr_fn, NULL)) {
printf("error when create pthread,%d\n", errno);
return 1;
}
char c ;
while ((c = getchar()) != 'q');
printf("Now terminate the thread!\n");
pthread_mutex_lock(&mutex);
flag = 0;
pthread_cond_signal(&cond);
pthread_mutex_unlock(&mutex);
printf("Wait for thread to exit\n");
pthread_join(thread, NULL);
printf("Bye\n");
return 0;
}
pthread_cond_timedwait
这个函数的解释为:比函数pthread_cond_wait()多了一个时间参数，
一看到后面这句话,就比较激动,这样的话,我只需要把pthread_cond_wait函数替换为pthread_cond_timedwait函数,这样即使有的时候发生死锁了,也可以让程序自己解开,重新进入正常的运行状态.好,开始学习这个函数.
struct timespec timeout; //定义时间点
timeout.tv_sec=time(0)+1; //time(0) 代表的是当前时间 而tv_sec是指的是秒
timeout.tv_nsec=0;
之前大家讨论说pthread_cond_timedwait()接口不能用,如果需要超时返回功能的话必须写一个定时器来实现.但是该操作太昂贵了,其实可以直接使用该接口来实现超时等待功能的,下面描述我对该接口的了解及用法,仅供参考.
1. POSIX提供了多种时钟类型,其中包括以下两种:
CLOCK_REALTIME： Systemwide realtime clock. 系统范围内的实时时钟,是个软件时钟,可以通过命令等方式修改该系统时间.
CLOCK_MONOTONIC：Represents monotonic time. Cannot be set. 表示单调时间，为系统起机时到现在的时间,不能被设置跟修改.
pthread_cond_timedwait()在没有设置条件变量属性的时候,默认用的是CLOCK_REALTIME软件时间,因此在极端情况下会出现实际等待的时间与设置的超时时间不同.
下面介绍下如何正确使用pthread_cond_timedwait()接口
2. 正确使用pthread_cond_timedwait()接口方式即将测量时间参照改为CLOCK_MONOTONIC,这个需要在初始化时设置条件变量的属性,之后再设置超时时间.例子如下:
ret = pthread_condattr_init(&(pthread_info.condattr));
if (ret != 0) {
exit(1);
}
ret = pthread_condattr_setclock(&(pthread_info.condattr), CLOCK_MONOTONIC);ret = pthread_cond_init(&(pthread_info.cleanup_queue_wait), &(pthread_info.condattr));
…
struct timespec tv;
clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &tv);
PTHREAD_TASK_DBG(LOGS_DEBUG, "now time:%d\n", tv.tv_sec);
tv.tv_sec += 30;-这里设置30秒后没收到事件超时返回
ret = pthread_cond_timedwait(&(pthread_info.cleanup_queue_wait), &(pthread_info.cleanup_queue_lock), &tv);
…
3. 其实使用CLOCK_REALTIME作为测量时间参照也是可行的,只是在极端的情况下(如在获取当前系统时间后系统时间马上被修订)时,这个超时时间就不正确了,不过这是小概率事件.
例子如下:
struct timespec tv;
tv.tv_sec = time(NULL);-极端情况下在获取当前系统时间后系统时间马上被修订
PTHREAD_TASK_DBG(LOGS_DEBUG, "now time:%d\n", tv.tv_sec);
tv.tv_sec += 30;-这里设置30秒后没收到事件超时返回
ret = pthread_cond_timedwait(&(pthread_info.cleanup_queue_wait), &(pthread_info.cleanup_queue_lock), &tv);
当pthread_cond_timedwait()被调用时，调用线程必须已经锁住了mutex。函数pthread_cond_timedwait()会对mutex进行【解锁和执行对条件的等待】（原子操作）。
pthread_cond_timedwait
(pthread_cond_t * _cond,pthread_mutex_t * _mutex,_const struct timespec * _abstime);
这个函数的解释为:比函数pthread_cond_wait()多了一个时间参数，经历abstime段时间后，即使条件变量不满足，阻塞也被解除。
一看到后面这句话,就比较激动,这样的话,我只需要把pthread_cond_wait函数替换为 pthread_cond_timedwait函数,这样即使有的时候发生死锁了,也可以让程序自己解开,重新进入正常的运行状态.好,开始学习这个函数.
这个函数和pthread_cond_wait主要差别在于第三个参数,这个_abstime，从函数的说明来看,这个参数并不是像红字所描述的经历了abstime段时间后，而是到达了abstime时间，而后才解锁,所以这里当我们用参数的时候不能直接就写个时间间隔,比如5S,而是应该写上到达的时间点.所以初始化的过程为:
struct timespec timeout; //定义时间点
timeout.tv_sec=time(0)+1; //time(0) 代表的是当前时间 而tv_sec 是指的是秒
timeout.tv_nsec=0; //tv_nsec 代表的是纳秒时间
这样这个结构体的意思是,当函数到达到距离当前时间1s的时间点的时候,线程自动苏醒。然后再调用 pthread_cond_timedwait的方法就完全OK. 顺便再附上linux下所有的时间代表含义.
关于Linux下时间编程的问题：
1. Linux下与时间有关的结构体
struct timeval
{
int tv_sec;
int tv_usec;
};
其中tv_sec是由凌晨开始算起的秒数，tv_usec则是微秒(10E-6 second)。
struct timezone
{
int tv_minuteswest;
int tv_dsttime;
};
tv_minuteswest是格林威治时间往西方的时差，tv_dsttime则是时间的修正方式。
struct timespec
{
long int tv_sec;
long int tv_nsec;
};
tv_nsec是nano second(10E-9 second)。
struct tm
{
int tm_sec;
int tm_min;
int tm_hour;
int tm_mday;
int tm_mon;
int tm_year;
int tm_wday;
int tm_yday;
int tm_isdst;
};
tm_sec表「秒」数，在[0,61]之间，多出来的两秒是用来处理跳秒问题用的。
tm_min表「分」数，在[0,59]之间。
tm_hour表「时」数，在[0,23]之间。
tm_mday表「本月第几日」，在[1,31]之间。
tm_mon表「本年第几月」，在[0,11]之间。
tm_year要加1900表示那一年。
tm_wday表「本第几日」，在[0,6]之间。
tm_yday表「本年第几日」，在[0,365]之间，闰年有366日。
tm_isdst表是否为「日光节约时间」。
struct itimerval
{
struct timeval it_interval;
struct timeval it_value;
};
it_interval成员表示间隔计数器的初始值，而it_value成员表示间隔计数器的当前值。
2.获得当前时间
在所有的UNIX下，都有个time()的函数
time_t time(time_t *t);
这个函数会传回从epoch开始计算起的秒数，如果t是non-null，它将会把时间值填入t中。
对某些需要较高精准度的需求，Linux提供了gettimeofday()。
int gettimeofday(struct timeval * tv,struct timezone *tz);
int settimeofday(const struct timeval * tv,const struct timezone *tz);
struct tm格式时间函数
struct tm * gmtime(const time_t * t);
转换成格林威治时间。有时称为GMT或UTC。
struct tm * localtime(const time_t *t);
转换成本地时间。它可以透过修改TZ环境变数来在一台机器中，不同使用者表示不同时间。
time_t mktime(struct tm *tp);
转换tm成为time_t格式，使用本地时间。
tme_t timegm(strut tm *tp);
转换tm成为time_t格式，使用UTC时间。
double difftime(time_t t2,time_t t1);
计算秒差。
3.文字时间格式函数
char * asctime(struct tm *tp);
char * ctime(struct tm *tp);
这两个函数都转换时间格式为标准UNIX时间格式。
Mon May 3 08:23:35 1999
ctime一率使用当地时间，asctime则用tm结构内的timezone资讯来表示。
size_t strftime(char *str,size_t max,char *fmt,struct tm *tp);
strftime有点像sprintf，其格式由fmt来指定。
%a : 本第几天名称，缩写。
%A : 本第几天名称，全称。
%b : 月份名称，缩写。
%B : 月份名称，全称。
%c : 与ctime/asctime格式相同。
%d : 本月第几日名称，由零算起。
%H : 当天第几个小时，24小时制，由零算起。
%I : 当天第几个小时，12小时制，由零算起。
%j : 当年第几天，由零算起。
%m : 当年第几月，由零算起。
%M : 该小时的第几分，由零算起。
%p : AM或PM。
%S : 该分钟的第几秒，由零算起。
%U : 当年第几，由第一个日开始计算。
%W : 当年第几，由第一个一开始计算。
%w : 当第几日，由零算起。
%x : 当地日期。
%X : 当地时间。
%y : 两位数的年份。
%Y : 四位数的年份。
%Z : 时区名称的缩写。
%% : %符号。
char * strptime(char *s,char *fmt,struct tm *tp);
如同scanf一样，解译字串成为tm格式。
%h : 与%b及%B同。
%c : 读取%x及%X格式。
%C : 读取%C格式。
%e : 与%d同。
%D : 读取%m/%d/%y格式。
%k : 与%H同。
%l : 与%I同。
%r : 读取"%I:%M:%S %p"格式。
%R : 读取"%H:%M"格式。
%T : 读取"%H:%M:%S"格式。
%y : 读取两位数年份。
%Y : 读取四位数年份。
下面举一个小例子，说明如何获得系统当前时间：
time_t now;
struct tm *timenow;
char strtemp[255];
time(&now);
timenow = localtime(&now);
printf("recent time is : %s \n", asctime(timenow))
1 pthread_cond_timedwait行为和pthread_cond_wait一样，在返回的时候都要再次lock mutex.
2 pthread_cond_timedwait所谓的如果没有等到条件变量，超时就返回，并不确切。
如果pthread_cond_timedwait超时到了，但是这个时候不能lock临界区，pthread_cond_timedwait并不会立即返回，但是在pthread_cond_timedwait返回的时候，它仍在临界区中，且此时返回值为ETIMEDOUT.
其实，这样的设计也是符合逻辑的。使用条件变量最大的好处是可以避免忙等。相当与多线程中的信号。