c 多執行緒併發學習筆記 2

等待乙個時間或其他條件

在乙個執行緒等待完成任務時，會有很多選擇：

1. 它可以持續的檢查共享資料標誌（用於做保護工作的互斥量），直到另乙個執行緒完成工作時對這個標誌進行重設。缺點：資源浪費，開銷大

2. 在等待執行緒的檢查間隙，使用std::this_thread::sleep_for()進行週期性的間歇。缺點：休眠時間抉擇困難

bool
flag;
std::mutex m;
void
wait_for_flag()
}

3. 使用c++標準庫提供的工具去等待事件的發生。通過另一線程觸發等待事件的機制是最基本的喚醒方式，這種機制就稱為「條件變數」。

c++標準庫對條件變數有兩套實現：std::condition_variable和std::condition_variable_any。這兩個實現都包含在標頭檔案的宣告中。兩者都需要與乙個互斥量一起才能工作(互斥量是為了同步)

std::condition_variable：只能與std::mutex一起工作，開銷少

std::condition_variable_any：可以和任何滿足最低標準的互斥量一起工作，開銷大

std::condition_variable 提供兩個重要的介面：notify_one()和wait()。wait()可以讓執行緒陷入休眠狀態，notify_one()就是喚醒處於wait中的其中乙個條件變數（可能當時有很多條件變數都處於wait狀態）。

templatewait(std::unique_lock
& lk, predicate pred)

wait()會去檢查這些條件(通過呼叫所提供的函式)，當條件滿足(呼叫所提供的函式返回true)時返回。如果條件不滿足(呼叫所提供的函式返回false)，wait()函式將解鎖互斥量，並且將這個執行緒置於阻塞或等待狀態。另外乙個執行緒呼叫notify_one()通知條件變數時，執行緒從睡眠狀態中甦醒，重新獲取互斥鎖，並且再次檢查條件是否滿足。

std::condition_variable::wait的乙個最小化實現：

templatevoid minimal_wait(std::unique_lock&lk,predicate pred)
}

考慮乙個生產者消費者模型：乙個執行緒往佇列中放入資料，乙個執行緒往佇列中取資料，取資料前需要判斷一下佇列中確實有資料，由於這個佇列是執行緒間共享的，所以，需要使用互斥鎖進行保護，乙個執行緒在往佇列新增資料的時候，另乙個執行緒不能取，反之亦然。用互斥鎖實現如下：

#include #include 
#include 
#include 
std::deque
q;std::mutex mu;
void
function_1() 
}void
function_2() 
else
}}int
main()

問題在於，如果生產者的速度比較慢，**中每隔1s才會有一次資料生產，這時消費者都要去獲取鎖-->判斷佇列裡是否有資料-->釋放鎖，這個過程就是資源的浪費，無用功使得cpu佔用率很高。

使用std::this_thread::sleep_for()來對**進行改造：

void
function_2() 
else
}}

這樣可以減低cpu佔用率，但問題在於在實際操作中如何選擇休眠時間，太長或者太短都不好。

最後可以使用條件變數來對這個**進行改造：

#include #include 
#include 
#include 
#include 
std::deque
q;std::mutex mu;
std::condition_variable cond;
void
function_1() 
}void
function_2() ); //
unlock mu and wait to be notified
data =q.back();
q.pop_back();
locker.unlock();
std::cout 
<< "
t2 got a value from t1: 
"<< data <}
}int
main()

需要注意的幾點：

在配合條件變數使用鎖時，使用std::unique_lock比std::lock_guard合適，因為在wait內部有對鎖的unlock和lock操作

使用細粒度鎖，盡量減小鎖的範圍，在notify_one()的時候，不需要處於互斥鎖的保護範圍內，所以在喚醒條件變數之前可以將鎖unlock()。

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