多线程—条件变量condition_variable

https://blog.csdn.net/feng__shuai/article/details/108546003

基本介绍

在多线程编程中有一个条件变量，在头文件中condition_variable,常用在设计线程池的时候使用，该条件变量需要配合mutex才能使用

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
void print_id (int id)
{
std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);// 首先执行到这一句的第一个线程会lck.lock(), 其他线程则会卡在这一句；
cv.wait(lck);
/*
这个函数比较有意思，当执行到这一行的时候，他会lck.unlock(), 然后条件变量接替开始阻塞，这样第二个线程就会
执行上一句lck初始化，然后所有线程都会走一遍lck.lock()->lck.unlock()->阻塞，然后所有线程都停留在这个位置，
等待通知，最先得到通知的线程会调用lck.lock()(至于谁先得到通知线程去竞争了)，这样就保证下面这句命令操作的原子性
*/
std::cout << "thread " << id << '\n';
}//类似于只能指针，lck自动unlock
void go()
{
std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
cv.notify_all();
}

int main ()
{
std::thread threads[10];
// spawn 10 threads:
for (int i=0; i<10; ++i) threads[i] = std::thread(print_id,i);
std::cout << "10 threads ready to race...\n";
go()；//主线程lck.lock()->通知所有wait->
for (auto& th : threads) th.join();
return 0;
}
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上面是个基本的操作，但是常用的方式不是这样，在cplusplus的demo中会设置一个全局标志符，类似于下面这样，但是一开始的时候
我是很好奇为啥要搞一个ready标志符，后来才知道是为了虚假唤醒：
这一块还有一个注意事项：notiff_all必须晚于wait才有效果，条件变量的目的是提供同步机制

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;

void print_id (int id)
{
std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
while (!ready) cv.wait(lck);
std::cout << "thread " << id << '\n';
}

void go() {
std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
ready = true;
cv.notify_all();
}
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虚假唤醒
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
void process
{
std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
while(queue.empty()）
{
cond.wait();
/*
等效于下面代码
mtx.unlock();
while(!singnal) ;
mtx.lock();
*/
}
x=queue.pop();
lck.unlock();//显示解锁互斥量
do_something(x);
}
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举个例子，我们现在有一个生产者-消费者队列和三个线程。

1号线程从队列中获取了一个元素，此时队列变为空。
2号线程也想从队列中获取一个元素，但此时队列为空，2号线程便只能进入阻塞(cond.wait())，等待队列非空。
这时，3号线程将一个元素入队，并调用cond.notify()唤醒条件变量。
处于等待状态的2号线程接收到3号线程的唤醒信号，便准备解除阻塞状态，执行接下来的任务(获取队列中的元素)。
然而可能出现这样的情况：当2号线程准备获得队列的锁，去获取队列中的元素时，此时1号线程刚好执行完之前的元素操作，返回再去求队列中的元素，1号线程便获得队列的锁，检查到队列非空，就获取到了3号线程刚刚入队的元素，然后释放队列锁。
等到2号线程获得队列锁，判断发现队列仍为空，1号线程“偷走了”这个元素，所以对于2号线程而言，这次唤醒就是“虚假”的，它需要再次等待队列非空。
结论
可以看出通过while就有了双保险，如果queue被人偷了，则继续进入循环，没被偷的话就不进入循环往下走了，起到了双保险的效果，这是一种经验套路写法，背住就行了。