条件变量（c++ 条件变量）

大家好，我是讯享网，很高兴认识大家。

 <svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" style="display: none;"> <path stroke-linecap="round" d="M5,0 0,2.5 5,5z" id="raphael-marker-block" style="-webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0);"></path> </svg> <p>首先&#xff0c;我们先来认识一下条件变量。</p>

讯享网

条件变量是一种同步原语，通常用于在多线程编程中，使一个线程在特定条件满足之前等待，同时允许其他线程在该条件发生更改时通知等待的线程。
1. “等待”：当条件不满足时（例如，某个资源还未准备好），线程可以选择等待。调用条件变量的方法会将线程置于阻塞状态，并释放已获取的互斥锁，让其他线程有机会修改条件。
2. “通知”：当条件发生变化时（例如，资源已经准备好），线程可以通过条件变量来通知其他等待这个条件的线程。这可以通过（唤醒一个等待线程）或（唤醒所有等待线程）方法实现。
3. “重检”：当被通知并从返回时，线程应重新检查条件以确定其是否真正满足。这是因为存在所谓的“虚假唤醒”，即线程可能在条件实际满足之前被唤醒。

‌‌‌‌　　例如，我们可以使用条件变量来同步一个生产者线程和一个消费者线程。生产者线程负责生成数据并将其放入缓冲区，消费者线程则从缓冲区中取出数据进行处理。用条件变量可以使消费者线程在缓冲区为空（即数据不足）时等待，而在生产者线程向缓冲区添加数据后，消费者线程会被唤醒并开始处理新数据。

‌‌‌‌　　条件变量通常与互斥锁一起使用，以确保线程在检查条件和决定等待之间不会被打断，即这两个操作是原子的。同时，在修改条件（比如修改共享数据）时，一般也会使用互斥锁来保证数据一致性。

条件变量的要点：
1. 检查所等待的条件：在调用方法之前，我们通常会在一个循环中检查所等待的条件。循环的目的是防止虚假唤醒，即由于未知原因返回但条件并未满足。
2. 使用正确的锁：在调用，或时，我们需要使用一个 unique_lock 来保护条件变量。在调用时，锁会被释放，使其他线程有机会修改条件。等返回时，锁会被重新获得。
3. 避免死锁：在使用条件变量时，我们需要留意不要引入死锁。例如，如果两个线程都在等待对方发送信号，但它们都无法发送信号（例如，因为它们都在等待对方释放某个资源），那么就会发生死锁。
4. 避免滞后唤醒：如果先于发生，则该信号会丢失。为了防止这种情况，我们可以在修改条件的同时调用或。这样，如果有其他线程正在等待，它们将立即被唤醒。如果没有线程正在等待，那么这个通知将被忽视。
5. 注意和的区别：会唤醒所有等待的线程，而只唤醒一个。如果多个线程都在等待同一个条件，那么可能更合适。

这里我们就以消费者和生产者为例，进行代码上的深入讲解。

对于一般的生产者-消费者模型，生产者会产生数据供消费者使用。生产者需要在准备好数据的时候通知消费者，消费者通过判断是否已经有数据来决定要不要消费数据。

讯享网

生产者和消费者的实现如下所示：

讯享网

的作用是创建一个互斥锁的锁对象 lk，并在创建时自动锁定 mtx。这意味着在 lk 的作用域内，互斥锁 mtx 被锁定，确保同一时刻只有一个线程可以访问被保护的资源（如 buffer）。

有两个好处：

自动解锁：
std::unique_lock 是一个 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）类，意味着它会在作用域结束时自动释放锁。当 lk 超出其作用域时（如函数结束或块结束），lk 的析构函数会被调用，从而自动解锁 mtx。
避免手动解锁：
这种设计避免了手动解锁可能带来的错误，比如忘记解锁或在解锁后再次访问共享资源。使用 std::unique_lock 可以使代码更加安全和易于维护。

这种写法可以正常工作，但是存在一个问题：每次consumer线程都会循环判断数据是否准备好，这个过程中线程不会让出资源，因此循环判断会带来不必要的开销。正因如此，才需要学习条件变量。

父女水果问题：

问题描述：
　　父亲、母亲分别向一个果盘中放置一个水果。父亲放置苹果，母亲放置橘子。儿子专门等待果盘中的苹果。女儿专门等待果盘中的橘子。当果盘中准备好水果以后，儿子和女儿分别根据自己的需要拿走水果。
　　这其实也是一个生产者和消费者的模型，使用条件变量实现如下：

讯享网

在这个代码中，因为每个线程中我们都设置了sleep，所以看起来他可能是按父亲-儿子-母亲-女儿这样的顺序进行的。如果将sleep删去的话，那其实在盘子为空的时候，父亲进程和母亲进程是有相同的概率实现的。

条件变量（c++ 条件变量）

相关推荐