C++ 条件变量(condition_variable)
- 2020 年 2 月 15 日
- 筆記
先贴一个condition_variable的讲解：https://en.cppreference.com/w/cpp/thread/condition_variable，很详细也很全面，但是是英文的，劝退了一部分英语不好的人(也包括我)，但是借助翻译还是大概可以看下来的，而且里面的两个代码也很有代表性，使用的生产者消费者模式，推给大家。
condition_variable是一个类，搭配互斥量mutex来用，这个类有它自己的一些函数，这里就主要讲wait函数和notify_*函数，故名思意，wait就是有一个等待的作用，notify就是有一个通知的作用。主要用法这里就不再赘述了，简而言之就是程序运行到wait函数的时候会先在此阻塞，然后自动unlock，那么其他线程在拿到锁以后就会往下运行，当运行到notify_one()函数的时候，就会唤醒wait函数，然后自动lock并继续下运行。
当然wait还有第二个参数，这个参数接收一个布尔类型的值，当这个布尔类型的值为false的时候线程就会被阻塞在这里，只有当该线程被唤醒之后，且第二参数为true才会往下运行。
notify_one()每次只能唤醒一个线程，那么notify_all()函数的作用就是可以唤醒所有的线程，但是最终能抢夺锁的只有一个线程，或者说有多个线程在wait，但是用notify_one()去唤醒其中一个线程，那么这些线程就出现了去争夺互斥量的一个情况，那么最终没有获得锁的控制权的线程就会再次回到阻塞的状态，那么对于这些没有抢到控制权的这个过程就叫做虚假唤醒。那么对于虚假唤醒的解决方法就是加一个while循环，比如下面这样：
while (que.size() == 0) { cr.wait(lck); }
这个就是当线程被唤醒以后，先进行判断，是否可以去操作，如果可以再去运行下面的代码，否则继续在循环内执行wait函数。
补充一个小的知识点，上面所说的多个线程等待一个唤醒的情况叫做惊群效应(了解的不多，大家可以自己查一下)。
下面就贴一个生产者消费者模式的代码：
#include <iostream> #include <thread> #include <mutex> #include <queue> #include <windows.h> #include <condition_variable> std::mutex mtx; // 全局互斥锁 std::queue<int> que; // 全局消息队列 std::condition_variable cr; // 全局条件变量 int cnt = 1; // 数据 void producer() { while(true) { { std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx); // 在这里也可以加上wait 防止队列堆积 while(que.size() >= MaxSize) que.wait(); que.push(cnt); std::cout << "向队列中添加数据：" << cnt ++ << std::endl; // 这里用大括号括起来了 为了避免出现虚假唤醒的情况 所以先unlock 再去唤醒 } cr.notify_all(); // 唤醒所有wait } } void consumer() { while (true) { std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx); while (que.size() == 0) { // 这里防止出现虚假唤醒 所以在唤醒后再判断一次 cr.wait(lck); } int tmp = que.front(); std::cout << "从队列中取出数据：" << tmp << std::endl; que.pop(); } } int main() { std::thread thd1[2], thd2[2]; for (int i = 0; i < 2; i++) { thd1[i] = std::thread(producer); thd2[i] = std::thread(consumer); thd1[i].join(); thd2[i].join(); } return 0; }
