【线程同步】条件变量condition为什么必须配合互斥体mutex使用

前言

线程同步属于操作系统方面的知识，它不属于某个具体的语言，也不属于某个具体的库

所有支持线程的语言，都有类似的API，所以我把这篇博客既归到Java专栏，又归到C++专栏里

要研究的问题

为什么使用condition时，先要对mutex上锁
为什么等待condition时，会暂时释放mutex锁

原因分析

其实，这个问题并不难

之所以很多人觉得难，是因为没有真正搞清楚自己想要干什么，看到别人这么用，就想盲目拿来用

首先，互斥体mutex大家应该都很容易理解，就是给资源上锁，防止并发操作，导致程序异常

条件变量condition的作用，则是等待资源的某个具体状态发生时，再执行代码

那么，答案就很清楚了，因为状态是属于某个具体资源的，如果没有mutex的保证，状态判断可能也是错误的

举个栗子

比如说，mutex控制的资源是一个数组

A线程，要在数组为空时，去做一些事情，就会等待condition-a

B线程，要在数组数量大于100时，去做一些事情，就会等待condition-b

C线程，在对数组进行一波操作之后

判断a条件符合，则发出一个condition-a成立的信号，如果b条件符合，则发出一个condition-b成立的信号

这样，问题一就可以很好地解释了

至于问题二，如果等待condition时不释放mutex的话，那么其它线程永远无法改变资源的状态，条件永远也不可能成立

优点分析

使用condition的好处是，我们对资源的访问控制更加精细

我们只等待某个具体的状态，而不是资源一发生变化，就唤醒所有线程

这样不但会造成资源浪费，并且代码可读性也不强，线程被唤醒后，如果不符合条件还要重新退回等待状态

代码示例

简单以C语言SDL库为例，说明mutex和cond的使用格式，其它语言或框架大致类似


	#include <SDL.h>
	#include <stdio.h>
	
	SDL_mutex *mutex = NULL;
	SDL_cond *cond = NULL;
	
	int thread_work(void *arg) {
	
	  printf("Thread-2 Lock Mutex Start\n");
	  SDL_LockMutex(mutex);
	  printf("Thread-2 Lock Mutex Success\n");
	
	  printf("Thread-2 Working with Mutex\n");
	  sleep(4);
	
	  printf("Thread-2 Wait Condition Start\n");
	  SDL_CondWait(cond, mutex);
	  printf("Thread-2 Wait Condition Success\n");
	
	  printf("Thread-2 Unlock Mutex\n");
	  SDL_UnlockMutex(mutex);
	
	  printf("Thread-2 Finish\n");
	
	  return 0;
	}
	
	#undef main
	int main() {
	
	  mutex = SDL_CreateMutex();
	  cond = SDL_CreateCond();
	
	  SDL_Thread *t = SDL_CreateThread(thread_work, "Thread-2", NULL);
	
	  printf("Thread-1 Working\n");
	  sleep(2);
	
	  printf("Thread-1 Lock Mutex Start\n");
	  SDL_LockMutex(mutex);
	  printf("Thread-1 Lock Mutex Success\n");
	
	  printf("Thread-1 Working with Mutex\n");
	  sleep(2);
	
	  printf("Thread-1 Send Condition Signal\n");
	  SDL_CondSignal(cond);
	
	  printf("Thread-1 Working with Mutex\n");
	  sleep(2);
	
	  printf("Thread-1 Unlock Mutex\n");
	  SDL_UnlockMutex(mutex);
	
	  printf("Thread-1 Wait Thread-2 Finish Start\n");
	  SDL_WaitThread(t, NULL);
	  printf("Thread-1 Wait Thread-2 Finish Success\n");
	
	  printf("Thread-1 Destroy Mutex Start\n");
	  printf("Thread-1 Destroy Condition Start\n");
	  SDL_DestroyMutex(mutex);
	  SDL_DestroyCond(cond);
	  printf("Thread-1 Destroy Mutex Success\n");
	  printf("Thread-1 Destroy Condition Success\n");
	
	  return 0;
	}