muduo C++ 网络库——线程同步精要(2):条件变量

╰半夏微凉° 2022-05-22 09:00 192阅读 0赞

## 条件变量 ##

条件变量的详细介绍在之前的一篇博文中：

[Linux线程同步——条件变量][Linux]

互斥器是加锁原语，用来排他性地访问共享数据，使用mutex时，我们希望立即拿到锁，然后尽快访问数据，用完之后尽快解锁，这样才能不影响并发性和性能。

先介绍moduo中condition的封装：

\[cpp\] [view plain][] [copy][view plain]

1.  **class** Condition : boost::noncopyable 
2.  \{ 
3.  **public**: 
4.  **explicit** Condition(MutexLock& mutex) : mutex\_(mutex) 
5.   \{ pthread\_cond\_init(&pcond\_,NULL); \} 
6.  
7.   ~Condition() \{ pthread\_cond\_destroy(&pcond\_); \} 
8.  **void** wait() \{ pthread\_cond\_wait(&pcond\_, mutex\_.getPthreadMutex()); \} 
9.  **void** notify() \{ pthread\_cond\_signal(&pcond\_ ); \} 
10. **void** notifyAll() \{ pthread\_cond\_broadcast(&pcond\_); \} 
11. 
12. **private**: 
13.  MutexLock& mutex\_; 
14.  pthread\_cond\_t pcond\_; 
15. \};

如果需要等待某个条件成立，应该使用条件变量。条件变量的学名叫管程(monitor)。

对于wait端：

1.必须与mutex一起使用，该布尔表达式的读写需受此mutex保护

2.在mutex已上锁的时候才能调用wait()

3.把判断布尔条件和wait()放到while循环中

代码：

\[cpp\] [view plain][] [copy][view plain]

1.  muduo::MutexLock mutex; 
2.  muduo::Condition cond(mutex); 
3.  std::deque<**int**> queue; 
4.  
5.  **int** dequeue() 
6.  \{ 
7.   MutexLockGuard lock(mutex); 
8.  **while**(queue.empty()) //必须用循环；必须在判断之后再wait()
9.   \{ 
10.  cont.wait(); //这一步会原子地unlock mutex并进入等待。不会与enqueue死锁;wait()执行完毕后会自动重新加锁
11.  \} 
12.  assert(!queue.empty()); //判断条件是否变化
13. **int** top = queue.front(); 
14.  queue.pop\_front(); 
15. \} 
16. 
17. **void** enqueue(**int** x) 
18. \{ 
19.  MutexLockGuard lock(mutex); 
20.  queue.push\_back(x); 
21.  cond.notify(); //muduo:Condition采用了notify()和notifyAll()为函数名，避免重载signal这个术语(如上)
22. \}

上面代码中必须用while循环来等待条件变量，而不用if语句。原因是spurious wakeup。

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

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

1.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始化。

2.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。

CountDownLatch接口：

\[cpp\] [view plain][] [copy][view plain]

1.  **class** CountDownLatch : boost::nonqcopyable 
2.  \{ 
3.  **public**: 
4.  **explicit** CountDownLatch(**int** count); //倒数几次
5.  **void** wait(); //等待计数值变为0
6.  **void** countDown(); //计数减1
7.  
8.  **private**: 
9.  **mutable** Mutexlock mutex\_; 
10.  Condition condition\_; 
11. **int** count\_; 
12. \};

CountDownLatch实现：

\[cpp\] [view plain][] [copy][view plain]

1.  /\* 构造函数：mutex\_应先于condition\_构造 \*/
2.  **class** CountDownLatch 
3.  \{ 
4.  **public**: 
5.   CountDownLatch(**int** count): mutex\_(),condition\_(mutex\_),count\_(count) \{\} 
6.  **private**: 
7.  **mutable** MutexLock mutex\_; //顺序很重要，先mutex后condition
8.   Condition condition\_; 
9.  **int** count\_: 
10. \} 
11. 
12. **void** CountDownLatch::wait() 
13. \{ 
14.  MutexLockGuard lock(mutex\_); 
15. **while**(count\_ > 0) 
16.  condition\_.wait(); 
17. \} 
18. 
19. **void** CountDownLatch::countDown() 
20. \{ 
21.  MutexLockGuard lock(mutex\_); 
22.  \--count\_; 
23. **if** (count == 0) 
24.  condition\_.notyfiAll(); 
25. \}

互斥器和条件变量构成了多线程编程的全部必备同步原语，用它们即可完成任何多线程同步任务，二者不能相互替代。

[Linux]: https://blog.csdn.net/amoscykl/article/details/80727124
[view plain]: https://blog.csdn.net/amoscykl/article/details/80750397#