c++ 条件变量 wait（c++ 条件变量使用）

大家好，我是讯享网，很高兴认识大家。

条件变量中有以下两类函数：

唤醒函数（直接参考链接）：

notify_one：只唤醒队列中的第一个线程
notify_all：所有线程被一个一个唤醒，先抢到锁的先唤醒

等待函数：

wait( std::unique_lock<std::mutex>& lock )：阻塞直到被唤醒
wait( std::unique_lock<std::mutex>& lock, Predicate pred )：阻塞，但是被唤醒时，如果函数对象pred返回为false，则继续阻塞

生产者消费者模式的代码（以下代码参考链接）：

互斥锁mtx的作用（避免唤醒操作被错过）：还未阻塞就收到唤醒操作，从而导致唤醒操作被错过。如果没有互斥锁将会出现以下情况：
wait线程判断完不满足，但在阻塞之前notify线程修改了que并执行了notify，wait线程随后才被阻塞，这样wait线程就错过了这次唤醒，这也就是所谓的Lost wakeup问题。

的作用（防止虚假唤醒）：不能替换为，这是为了防止虚假唤醒。如果替换为可能会出现如下结果：

th2[0]拿完了队列里最后一个产品正在处理，此时队列为空。
th2[1]想去队列里拿发现已经空了，所以停在了wait上。
th1[0]拿到mtx后，往队列添加了一个产品，并执行了notify_one通知处于等待状态的消费者。
由于收到了notify，th2[1]准备要被调度，但是th2[0]此时恰好处理完了手头的任务，并进行了下一轮循环，抢在th2[1]之前拿到了mtx并取走了th1[0]刚放进去的产品，此时th2[1]被阻塞，随后th2[0]释放了mtx。
th2[0]释放了mtx后，th2[1]终于拿到了mtx却发现队列又是空的，这就是一次虚假唤醒，对于这种情况th2[1]需要继续wait。要想实现“继续wait”，就需要使用，而不是

虚假唤醒：被唤醒了，但是资源却被其他线程先抢走了

讯享网

wait()的第二个形参可用于代替：

讯享网

整个同步（参考自：链接）：

实际上，condition_variable变量内部也有一个mutex，用于保护等待列表的修改，假设我们定义的mutex为m_a，cv内部的mutex为m_b,那么所以整个同步过程其实是

wait线程：

获取m_a，判断condition，发现不满足。
调用wait：
（1）获取m_b，获取后notify线程的notify也会被阻塞。
（2）释放m_a。
（3）线程挂到等待列表里。释放m_b后进行等待。
（4）被唤醒后重新获取m_a进行后续操作。

notify线程：获取m_a，修改condition。
调用notify ：
（1）获取m_b 。
（2）释放m_b后，通知等待列表内的线程唤醒。
释放m_a。//这一步可以在notify之前做，也就是notify不需要hold 外部mutex

核心就是wait线程会带着外部的锁来获取等待队列锁，这把队列锁用于：wait线程push线程到等待队列和notify线程进行notify操作。而notify线程修改condition之前也需要获得外部锁，因此只要wait线程先拿到外部锁可以确保也会先拿到等待队列锁，确保了wait线程在确定需要wait但真正push到等待列表之前的这段时间notify线程没法进行notify，避免错过唤醒。

参考自：链接。

条件变量是非常底层的同步原语，很少直接使用，一般都是用它来实现高层的同步措施，如或。

倒计时（CountDownLatch）是一种常用且易用的同步手段。它主要有两种用途：

主线程发起多个子线程，等这些子线程各自都完成一定的任务之后，主线程才继续执行。通常用于主线程等待多个子线程完成初化。
主线程发起多个子线程，子线程都等待主线程，主线程完成其他一些任务之后通知所有子线程开始执行。通常用于多个子线程等待主线程发出“起跑”命令

的实现如下（参考：链接）：

参考了muduo的BlockingQueue的实现，用C++11改写（参考链接）：

讯享网

put函数每次添加元素都会调用notify_one()，如果更改为只在队列大小由0到1是调用notify_one()，由于生产者线程一直在生产产品，那么极端情况下队列可能一直不为空，则不会唤醒其他消费者线程消费产品，而是一直使用同一个消费者线程消费产品。这就会导致有一个消费者线程一直在消费产品，而其他的消费者线程永远无法消费产品。

c++ 条件变量 wait（c++ 条件变量使用）

相关推荐