C/C++教程
C++并发编程之 std::condition_variable的虚假唤醒
本文主要是介绍C++并发编程之 std::condition_variable的虚假唤醒，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！
1、虚假唤醒产生原因
首先，我们在创建一个生产者和消费者的模型，生产者生产数据存放在容器中，而消费者，从容器中拿到数据，并且每次释放第一个数据。具体代码如下：
/*************************************************************************
> File Name: thread_spurious_wakeup.cpp
> Author: 小和尚念经敲木鱼
> Mail:
> Created Time: Sat 16 Oct 2021 06:25:49 PM CST
***********************************************************************/
#include <iostream> // std::cout
#include <thread> // std::thread
#include <mutex> // std::mutex, std::unique_lock
#include <condition_variable> // std::condition_variable
#include <vector>
using namespace std;
/************************************************************************
* 文件说明
* 1.虚假唤醒笔记demo
* 2.后续补充知识点
************************************************************************/
std::mutex g_Mtx;
std::vector<int> g_Data;
std::condition_variable g_ConVar;
static int g_produce_count = 0;
void ConsumeData()
{
while (1)
{
{
std::unique_lock<std::mutex> lck(g_Mtx);
g_ConVar.wait(lck);//如果先执行的是ProductData,但是ConsumeData没有执行到wait则，会丢失nofify信号。则一直阻塞
std::cout << "Data size = " << g_Data.size() << "\tData =" << *g_Data.begin()<< std::endl;
g_Data.erase(g_Data.begin());
}
std::chrono::milliseconds sleep_time(1);
std::this_thread::sleep_for(sleep_time);
}
}
void ProduceData()
{
while (1)
{
{
std::unique_lock<std::mutex> lck(g_Mtx);
g_Data.push_back(g_produce_count);
g_produce_count++;
g_ConVar.notify_all();
}
std::chrono::milliseconds sleep_time(5);
std::this_thread::sleep_for(sleep_time);
}
}
int main(int agc,char * agv[])
{
std::cout << "[" << __FILE__ << "]" << " thread note" << std::endl;
std::thread thread1(ProduceData);
std::thread thread2(ConsumeData);
if (thread1.joinable())
thread1.join();
if (thread2.joinable())
thread2.join();
return 0;
}
/******************************end of file******************************/
好的，从上面可以看到普通的生产-消费者模型，我们已经都构建好了。接下来提出问题，如果CPU线程调度，先调度了生产者线程，但是消费线程还在创建中，并没有执行到wait阻塞这等待，那么我们程序是不是就丢失了一个通知信号？因为我在生产者和消费者都是用的while循环，所以可以说，可以等下次信号，但是我们是不是丢了第一次的通知信号？那么我们怎么规避丢失第一次信号这个问题呢？
/*************************************************************************
> File Name: thread_spurious_wakeup.cpp
> Author: 小和尚念经敲木鱼
> Mail:
> Created Time: Sat 16 Oct 2021 06:25:49 PM CST
***********************************************************************/
#include <iostream> // std::cout
#include <thread> // std::thread
#include <mutex> // std::mutex, std::unique_lock
#include <condition_variable> // std::condition_variable
#include <vector>
using namespace std;
/************************************************************************
* 文件说明
* 1.虚假唤醒笔记demo
* 2.后续补充知识点
************************************************************************/
std::mutex g_Mtx;
std::vector<int> g_Data;
std::condition_variable g_ConVar;
static int g_produce_count = 0;
void ConsumeData()
{
while (1)
{
{
std::unique_lock<std::mutex> lck(g_Mtx);
if (g_Data.empty()) {
g_ConVar.wait(lck);
}
std::cout << "Data size = " << g_Data.size() << "\tData =" << *g_Data.begin()<< std::endl;
g_Data.erase(g_Data.begin());
}
std::chrono::milliseconds sleep_time(1);
std::this_thread::sleep_for(sleep_time);
}
}
void ProduceData()
{
while (1)
{
{
std::unique_lock<std::mutex> lck(g_Mtx);
g_Data.push_back(g_produce_count);
g_produce_count++;
g_ConVar.notify_all();
}
std::chrono::milliseconds sleep_time(5);
std::this_thread::sleep_for(sleep_time);
}
}
int main(int agc,char * agv[])
{
std::cout << "[" << __FILE__ << "]" << " thread note" << std::endl;
std::thread thread1(ProduceData);
std::thread thread2(ConsumeData);
if (thread1.joinable())
thread1.join();
if (thread2.joinable())
thread2.join();
return 0;
}
/******************************end of file******************************/
好的，从上面的代码中，我们加了如下一行的处理：
if (g_Data.empty()) {
g_ConVar.wait(lck);
}
这行处理是，只要线程执行，并获取到资源，则进行数据的判断，如果判断数据队列为空，则就等待，那么我们是不是可以理解为：通过判定消息队列是否有数据，再进行挂起线程，这样就可以规避掉丢失信号的这种情况了。但是这时候还有一个问题，按照CPU的尿性，他没事会调起你这个消费线程试试，看看你是不是还活着，那么如果这时候这些唤醒就是无效的，因为没有数据可以消费，就是玩~~~ 嘿~~~！！~
这种就是我们不需要看到的，因为没事我不想调用它。怎么解决呢？这就是虚假唤醒了。
2、规避虚假唤醒
前面我们介绍了虚假唤醒的由来，但是有问题就有解决的办法。我们可以在线程中由阻塞状态到唤醒后的状态增加附加条件，如果不满足条件则继续等待，如下所示：
/*************************************************************************
> File Name: thread_spurious_wakeup.cpp
> Author: 小和尚念经敲木鱼
> Mail:
> Created Time: Sat 16 Oct 2021 06:25:49 PM CST
***********************************************************************/
#include <iostream> // std::cout
#include <thread> // std::thread
#include <mutex> // std::mutex, std::unique_lock
#include <condition_variable> // std::condition_variable
#include <vector>
using namespace std;
/************************************************************************
* 文件说明
* 1.虚假唤醒笔记demo
* 2.后续补充知识点
************************************************************************/
std::mutex g_Mtx;
std::vector<int> g_Data;
std::condition_variable g_ConVar;
static int g_produce_count = 0;
void ConsumeData()
{
while (1)
{
{
std::unique_lock<std::mutex> lck(g_Mtx);
while (g_Data.empty()) { //规避虚假唤醒
g_ConVar.wait(lck);
}
std::cout << "Data size = " << g_Data.size() << "\tData =" << *g_Data.begin()<< std::endl;
g_Data.erase(g_Data.begin());
}
std::chrono::milliseconds sleep_time(1);
std::this_thread::sleep_for(sleep_time);
}
}
void ProduceData()
{
while (1)
{
{
std::unique_lock<std::mutex> lck(g_Mtx);
g_Data.push_back(g_produce_count);
g_produce_count++;
g_ConVar.notify_all();
}
std::chrono::milliseconds sleep_time(5);
std::this_thread::sleep_for(sleep_time);
}
}
int main(int agc,char * agv[])
{
std::cout << "[" << __FILE__ << "]" << " thread note" << std::endl;
std::thread thread1(ProduceData);
std::thread thread2(ConsumeData);
if (thread1.joinable())
thread1.join();
if (thread2.joinable())
thread2.join();
return 0;
}
/******************************end of file******************************/
3、总结
虚假唤醒是比较容易犯的问题，但是我们在写bug的时候多注意下，应该能规避这种坑的，还是非常的银杏。最后，有问题的话，望大佬斧正啦~~~
这篇关于C++并发编程之 std::condition_variable的虚假唤醒的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！
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