
【计】 condition variable; conditional variable
在计算机科学中,条件变量(Condition Variable)是一种多线程编程中的同步机制,用于协调线程之间的执行顺序。其核心功能是允许线程在特定条件不满足时主动释放资源并进入等待状态,当其他线程修改条件后,再通过信号机制唤醒等待的线程。以下是其关键解析:
定义与核心机制
条件变量通常与互斥锁(Mutex)配合使用。线程通过检查共享变量的状态决定是否继续执行。若条件不满足,线程调用wait
释放锁并阻塞自身;当其他线程修改条件后,调用notify_one
或notify_all
唤醒等待线程(C++标准库文档)。
应用场景
典型场景包括生产者-消费者模型、任务队列调度和资源池管理。例如,当消费者线程发现缓冲区为空时,通过条件变量挂起,直到生产者填充数据后发出通知(《操作系统:三大部分》第9章)。
与互斥锁的关联
条件变量本身不保存状态信息,需依赖外部共享变量。互斥锁用于保护共享变量的原子访问,而条件变量负责在状态变化时触发线程调度(GeeksforGeeks线程同步教程)。
示例与语法
在C++中,条件变量的标准实现为std::condition_variable
,基本操作包括:
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;
// 等待线程
std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
cv.wait(lock, []{ return ready; });
// 通知线程
ready = true;
cv.notify_one;
该代码展示了线程等待条件ready
为真后被唤醒的过程(Microsoft C++多线程指南)。
条件变量(Condition Variable)是多线程编程中的核心同步机制,用于协调线程间的执行顺序。其核心功能是允许线程在特定条件不满足时主动进入休眠,并在条件满足后被唤醒,从而避免忙等待(busy-waiting)的资源浪费。
wait()
释放互斥锁并进入阻塞状态。signal()
或broadcast()
唤醒等待线程。signal()
:唤醒单个等待线程broadcast()
:唤醒所有等待线程mutex.lock();
while (condition_not_met) {
cond_var.wait(mutex);
}
// 执行条件满足后的操作
mutex.unlock();
该机制显著提升了多线程程序的效率和正确性,是构建高性能并发系统的基础组件。
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