c++并发编程之条件变量(Condition Variable)

时间:2024-06-16 13:05:14

条件变量(Condition Variable)的一般用法是:线程 A 等待某个条件并挂起,直到线程 B 设置了这个条件,并通知条件变量,然后线程 A 被唤醒。经典的「生产者-消费者」问题就可以用条件变量来解决。

这里等待的线程可以是多个,通知线程可以选择一次通知一个(notify_one)或一次通知所有(notify_all)。

首先是头文件:

#include <iostream>
#include <string>
#include <boost/thread.hpp>
#include <boost/thread/mutex.hpp>
#include <boost/thread/condition.hpp>

然后是两个线程共享的全局变量:

boost::mutex mutex;
boost::condition_variable cv;
std::string data;
bool ready = false; // 条件
bool processed = false; // 条件

工作线程:

void Worker() {
boost::unique_lock<boost::mutex> lock(mutex); // 等待主线程发送数据。
cv.wait(lock, [] { return ready; }); // 等价于while (!ready) { cv.wait(lock); }
// 等待后,继续拥有锁。 
std::cout << "工作线程正在处理数据..." << std::endl; // 睡眠一秒以模拟数据处理。
boost::this_thread::sleep_for(boost::chrono::seconds()); data += " 已处理"; // 把数据发回主线程。
processed = true; std::cout << "工作线程通知数据已经处理完毕。" << std::endl; // 通知前,手动解锁以防正在等待的线程被唤醒后又立即被阻塞。
lock.unlock(); cv.notify_one();
}

主线程:

// 把数据发送给工作线程。
{
boost::lock_guard<boost::mutex> lock(mutex);
std::cout << "主线程正在准备数据..." << std::endl;
// 睡眠一秒以模拟数据准备。
boost::this_thread::sleep_for(boost::chrono::seconds());
data = "样本数据";
ready = true;
std::cout << "主线程通知数据已经准备完毕。" << std::endl;
}
cv.notify_one(); // 等待工作线程处理数据。
{
boost::unique_lock<boost::mutex> lock(mutex);
cv.wait(lock, [] { return processed; });
}
std::cout << "回到主线程,数据 = " << data << std::endl; worker.join(); return ;
}

输出:

主线程正在准备数据...
主线程通知数据已经准备完毕。
工作线程正在处理数据...
工作线程通知数据已经处理完毕。
回到主线程,数据 = 样本数据 已处理

下面是一些说明。

与条件变量搭配使用的「锁」,必须是 unique_lock,不能用 lock_guard

等待前先加锁。等待时,如果条件不满足,wait 会原子性地解锁并把线程挂起。

条件变量被通知后,挂起的线程就被唤醒,但是唤醒也有可能是假唤醒,或者是因为超时等异常情况,所以被唤醒的线程仍要检查条件是否满足,所以 wait 是放在条件循环里面。cv.wait(lock, [] { return ready; }); 相当于:while (!ready) { cv.wait(lock); }

转自:https://segmentfault.com/a/1190000006679917