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低概率发生调用`pthread_cond_wait`的线程没有被唤醒

news 来源：原创 2025/5/18 17:48:16

低概率发生调用`pthread_cond_wait`的线程没有被唤醒

背景：

你是否也踩过坑，在A线程调用pthread_cond_wait等待，在B线程调用pthread_cond_signal唤醒A线程进行工作处理，然后在某一次用户产品反馈中发现了低概率问题。A线程像是卡住了，B线程并没有成功唤醒A线程，而你只是凭借着经验推测着，并没有相关的日志给到你足够证据的支撑。以下我们来了解这两个函数的用法，也许问题会聊暗花明又一村。

一、函数功能概述

pthread_cond_signal函数：

该函数用于向条件变量发送一个信号。当调用pthread_cond_signal时，它会唤醒等待在该条件变量上的一个线程（如果有线程正在等待）。如果有多个线程在等待，那么具体唤醒哪个线程是由系统调度策略决定的。

pthread_cond_wait函数：

pthread_cond_wait函数用于使调用线程阻塞等待条件变量。在调用pthread_cond_wait之前，调用线程必须已经持有与该条件变量相关联的互斥锁。当调用pthread_cond_wait时，线程会自动释放其持有的互斥锁，并进入睡眠状态，等待条件变量被其他线程通过pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast唤醒。一旦被唤醒，pthread_cond_wait函数会重新获取互斥锁，然后线程继续执行后续代码。

二、调用顺序分析

当pthread_cond_signal调用完再调用pthread_cond_wait时，等待不会被解除。原因如下：

pthread_cond_signal的作用是唤醒等待在条件变量上的线程。如果在调用pthread_cond_signal时，没有线程在等待该条件变量，那么这个信号会被丢弃，不会产生任何效果。

当后续调用pthread_cond_wait时，它会将当前线程置于等待状态，等待条件变量被信号唤醒。由于之前的pthread_cond_signal调用没有对应的等待线程，所以这次的pthread_cond_wait调用会使线程一直处于等待状态，除非有其他线程再次调用pthread_cond_signal或pthread_cond_broadcast来唤醒它。

三、示例代码说明

以下是一个简单的示例代码，用于演示这种情况：

#include <pthread.h>
#include <stdio.h>

pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;

void* thread_function(void* arg)
{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    // 模拟一些操作
	printf("Thread: doing some work...\n");
	// 发送信号，此时没有线程在等待
	pthread_cond_signal(&cond);
	// 然后尝试等待条件变量，这将导致线程一直等待
	printf("Thread: waiting for condition variable...\n");
	pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
	printf("Thread: condition variable signaled (this will not be printed in this case)\n");
	pthread_mutex_unlock(&mutex);
	return NULL;
}

int main()
{
	pthread_t thread;	
	pthread_create(&thread, NULL, thread_function, NULL);
	// 主线程等待一段时间，确保子线程有机会执行
	sleep(2);
	pthread_join(thread, NULL);
	pthread_cond_destroy(&cond);
	pthread_mutex_destroy(&mutex);
	return 0;
}

在上述代码中，thread_function函数先调用pthread_cond_signal发送信号，此时没有线程在等待条件变量cond。接着调用pthread_cond_wait等待条件变量，由于之前的信号已经丢失，该线程将一直处于等待状态，printf("Thread: condition variable signaled (this will not be printed in this case)\n");这行代码不会被执行。

四、结论

综上所述，当pthread_cond_signal调用完再调用pthread_cond_wait时，调用pthread_cond_wait的线程不会被之前的pthread_cond_signal调用所唤醒，线程会一直处于等待状态，直到有其他线程再次对该条件变量发送信号或广播信号。在多线程编程中，正确处理pthread_cond_signal和pthread_cond_wait的调用顺序是确保线程同步和正确运行的关键。