C++ 条件变量(condition_variable)

       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;  }