Multithread

为什么要使用条件变量？ 前言 最近看了很多与线程有关的 C++ 新特性，条件变量是见的比较多的一个特性。 看的时候我发现，想要理解一个新的特性，关键的要看它的引入到底解决了哪些问题，没有什么特性我们要实现相同的功能要怎么做？ 以我的理解来看，条件变量是一个线程间互相同步与通知的手段，他通过主动唤醒的方式减小了各个线程的开销，取代了简单但是消耗较大的一直被动循环检验与等待。 没有条件变量我们如何实现相同的需求？ 这里采用现代C++教程1 中关于条件变量的一个例子作为基础： 不使用条件变量版本 #include <queue> #include <chrono> #include <mutex> #include <thread> #include <iostream> #include <condition_variable> int main() { std::queue<int> produced_nums; std::mutex mtx; // 生产者 auto producer = [&]() { for (int i = 0; ; i++) { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(900)); std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); std::cout << "producing " << i << std::endl; produced_nums.push(i); } }; // 消费者 auto consumer = [&]() { while (true) { { std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); if(produced_nums.empty()) continue; } std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 短暂取消锁，使得生产者有机会在消费者消费空前继续生产 lock.unlock(); // 消费者慢于生产者 std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000)); lock.lock(); while (!produced_nums.empty()) { std::cout << "consuming " << produced_nums.front() << std::endl; produced_nums.pop(); } } }; // 分别在不同的线程中运行 std::thread p(producer); std::thread cs[2]; for (int i = 0; i < 2; ++i) { cs[i] = std::thread(consumer); } p.join(); for (int i = 0; i < 2; ++i) { cs[i].join(); } return 0; } 使用条件变量版本 #include <queue> #include <chrono> #include <mutex> #include <thread> #include <iostream> #include <condition_variable> int main() { std::queue<int> produced_nums; std::mutex mtx; std::condition_variable cv; bool notified = false; // 通知信号 // 生产者 auto producer = [&]() { for (int i = 0; ; i++) { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(900)); std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); std::cout << "producing " << i << std::endl; produced_nums.push(i); notified = true; cv.notify_all(); // 此处也可以使用 notify_one } }; // 消费者 auto consumer = [&]() { while (true) { std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); while (!notified) { // 避免虚假唤醒 cv.wait(lock); } // 短暂取消锁，使得生产者有机会在消费者消费空前继续生产 lock.unlock(); // 消费者慢于生产者 std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000)); lock.lock(); while (!produced_nums.empty()) { std::cout << "consuming " << produced_nums.front() << std::endl; produced_nums.pop(); } notified = false; } }; // 分别在不同的线程中运行 std::thread p(producer); std::thread cs[2]; for (int i = 0; i < 2; ++i) { cs[i] = std::thread(consumer); } p.join(); for (int i = 0; i < 2; ++i) { cs[i].join(); } return 0; } 这两段代码在效果上是等效的，都是一个生产者两个消费者。 ...