条件变量虚假唤醒（c++11条件变量虚假唤醒）

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 <p>           线程同步</p>

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互斥锁(互斥量)
条件变量
生产/消费者模型

C++11提供了四种互斥锁：

mutex：互斥锁。
timed_mutex：带超时机制的互斥锁。
recursive_mutex：递归互斥锁。
recursive_timed_mutex：带超时机制的递归互斥锁。

包含头文件：#include <mutex>

1、mutex类

1）加锁lock()

互斥锁有锁定和未锁定两种状态。

如果互斥锁是未锁定状态，调用lock()成员函数的线程会得到互斥锁的所有权，并将其上锁。

如果互斥锁是锁定状态，调用lock()成员函数的线程就会阻塞等待，直到互斥锁变成未锁定状态。

2）解锁unlock()

只有持有锁的线程才能解锁。

lock和unlock至少满足95%的应用场景！

3）尝试加锁try_lock()

如果互斥锁是未锁定状态，则加锁成功，函数返回true。

如果互斥锁是锁定状态，则加锁失败，函数立即返回false。（线程不会阻塞等待）

2、timed_mutex类

增加了两个成员函数：

bool try_lock_for(时间长度);

bool try_lock_until(时间点);

3、recursive_mutex类

递归互斥锁允许同一线程多次获得互斥锁，可以解决同一线程多次加锁造成的死锁问题。

4、lock_guard类

lock_guard是模板类，可以简化互斥锁的使用，也更安全。

lock_guard的定义如下：

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lock_guard在构造函数中加锁，在析构函数中解锁。

lock_guard采用了RAII思想（在类构造函数中分配资源，在析构函数中释放资源，保证资源在离开作用域时自动释放）。

条件变量

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当条件不满足时，相关线程被一直阻塞，直到某种条件出现，这些线程才会被唤醒。
为了保护共享资源，条件变量需要和互斥锁结合一起使用
生产/消费者模型(高速缓存队列)

条件变量是一种线程同步机制。当条件不满足时，相关线程被一直阻塞，直到某种条件出现，这些线程才会被唤醒。

C++11的条件变量提供了两个类：

condition_variable：只支持与普通mutex搭配，效率更高。

condition_variable_any：是一种通用的条件变量，可以与任意mutex搭配（包括用户自定义的锁类型）。

包含头文件：<condition_variable>

1、condition_variable类

主要成员函数：

1）condition_variable() 默认构造函数。

2）condition_variable(const condition_variable &)=delete 禁止拷贝。

3）condition_variable& condition_variable::operator=(const condition_variable &)=delete 禁止赋值。

4）notify_one() 通知一个等待的线程。

5）notify_all() 通知全部等待的线程。

6）wait(unique_lock<mutex> lock) 阻塞当前线程，直到通知到达。

7）wait(unique_lock<mutex> lock,Pred pred) 循环的阻塞当前线程，直到通知到达且谓词满足。

8）wait_for(unique_lock<mutex> lock,时间长度)

9）wait_for(unique_lock<mutex> lock,时间长度,Pred pred)

10）wait_until(unique_lock<mutex> lock,时间点)

11）wait_until(unique_lock<mutex> lock,时间点,Pred pred)

重点（wait(mutex)函数）：

wait(mutex)做了三件事：

把互斥锁解锁。
阻塞，等待被唤醒。
被唤醒后，给互斥锁加锁。

2、unique_lock类

template <class Mutex> class unique_lock是模板类，模板参数为互斥锁类型。

unique_lock和lock_guard都是管理锁的辅助类，都是RAII风格（在构造时获得锁，在析构时释放锁）。它们的区别在于：为了配合condition_variable，unique_lock还有lock()和unlock()成员函数。

生产者消费者模型类示例：

流程：

程序运行，因为wait把互斥锁解开了，所以三个消费者都能加锁成功，现在wait到了第二步，三个线程都被阻塞在条件变量的wait()函数中，此时互斥锁没有被任何线程占有；
生产者往队列中放完数据后，会发出条件信号；
wait()函数接收到i先弄好之后，不一定立即返回，他还要申请加锁，加锁成功后才会返回；
如果wait()返回了，一定申请到了锁，接下来可以让队列中的数据出队，出对后再解锁。

消费者线程中的while(m_q.empty())循环：

条件变量存在虚假唤醒的情况：消费者线程被唤醒后，缓存队列中没有数据（三个消费者线程，一次生产两个数据，然后notifyall，全部唤醒，肯定有一个线程拿不到数据，被虚假唤醒了）。如果被虚假唤醒了应该继续等待下一次通知，所以用if肯定不行，必须用while。

也可以用wait(unique_lock<mutex> lock,Pred pred) 版本，添加一个谓词：

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效果是一样的，本质上这个重载的wait函数中也有个while循环。

条件变量 虚假唤醒（c++11条件变量虚假唤醒）