C++条件变量condition_variable

雨点打透心脏的1/2处 2024-03-17 10:59 37阅读 0赞

#### 一、线程的同步问题 ####

线程的同步指的是多个线程之间按照一定的顺序协调工作，每个线程在完成自己的任务之前需要等待其他线程完成它们的任务。例如，一个线程需要等待另一个线程完成某个操作之后才能继续执行。

线程的异步指的是多个线程之间相互独立，各自执行自己的任务，不需要等待其他线程的完成。例如，多个线程同时执行不同的任务，不需要等待其他线程的完成。

#### 二、`condition_variable`介绍 ####

C++条件变量（`condition_variable`）是C++11标准库中的一种同步原语,头文件<condition\_variable>，用于在多线程程序中实现线程间的同步和互斥。它允许一个或多个线程等待另一个线程发出信号或通知，以避免忙等待的情况，从而提高程序的效率。在使用条件变量时，通常需要与互斥锁（`mutex`）结合使用，以确保线程间的安全访问共享资源。

当某个线程需要等待某个条件成立时，它可以调用条件变量的`wait()`函数来等待，同时释放它所持有的互斥锁，直到另一个线程调用条件变量的`notify_one()`或`notify_all()`函数来通知等待的线程条件已经成立，等待的线程才会被唤醒并重新获得互斥锁。。

#### 三、`notify_one()`与`notify_all()` ####

notify\_one()与notify\_all()常用来唤醒阻塞的线程。

notify\_one()：因为只唤醒等待队列中的第一个线程；不存在锁争用，所以能够立即获得锁。其余的线程不会被唤醒，需要等待再次调用notify\_one()或者notify\_all()。

notify\_all()：会唤醒所有等待队列中阻塞的线程，存在锁争用，只有一个线程能够获得锁。那其余未获取锁的线程会继续尝试获得锁(类似于轮询)，而不会再次阻塞。当持有锁的线程释放锁时，这些线程中的一个会获得锁。而其余的会接着尝试获得锁。

#### 四、实例 ####

条件变量通常有wait和notify两个动作，wait用于阻塞挂起线程A,直到另一个线程B通过notify唤醒线程A，唤醒后线程A会继续运行。这里使用消费者，生产者模型代码

#include <iostream>
    #include <string>
    #include <thread>
    #include <vector>
    #include <mutex>
    #include <condition_variable>
    
    std::mutex mut;
    std::condition_variable cv;
    std::vector<int> vec{};
    
    // 消费者
    void Consumer()
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mut);
        while (vec.empty()) {
            cv.wait(lock); //等待线程
        }
        std::cout << "consumer " << vec.size() << "\n";
    }
    
    //生产者
    void Produce()
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
        vec.push_back(1);
        cv.notify_all();// 唤醒线程
        std::cout << "produce \n";
    }
    
    int main()
    {
        std::thread thread1(Consumer);
        thread1.detach(); // 主线程和子线程相互分离,互不干扰
        Produce();
        system("pause");
        return 0;
    }

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参考：

[条件变量的坑 - 知乎][-]  
[C++11条件变量：notify\_one()与notify\_all()的区别\_吃素的施子的博客-CSDN博客][C_11_notify_one_notify_all_-CSDN]

[C++11（六） 条件变量（condition\_variable） - 知乎][C_11_ _condition_variable_ -]

[899c70fe05da4c329ebf722ff820053a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/17/7a8081c2e8724abfb353c944b27659e0.png
[-]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/370435335
[C_11_notify_one_notify_all_-CSDN]: https://blog.csdn.net/feikudai8460/article/details/109604690
[C_11_ _condition_variable_ -]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/224054283