c++ - 为什么 std::mutex 需要很长时间才能共享？

Question

这段代码演示了互斥锁在两个线程之间共享，但一个线程几乎一直拥有它。

#include <thread>
#include <mutex>
#include <iostream>

#include <unistd.h>

int main ()
{
    std::mutex m;

    std::thread t ([&] ()
    {
        while (true)
        {
            {
                std::lock_guard <std::mutex> thread_lock (m);

                sleep (1); // or whatever
            }
            std::cerr << "#";
            std::cerr.flush ();
        }
    });

    while (true)
    {
        std::lock_guard <std::mutex> main_lock (m);
        std::cerr << ".";
        std::cerr.flush ();
    }
}

在 Ubuntu 18.04 4.15.0-23-generic 上使用 g++ 7.3.0 编译。

输出是 # 和 . 字符的混合，表明正在共享互斥量，但模式令人惊讶。通常是这样的:

.......#####..........................##################......................##

即thread_lock 将互斥量锁定 很 的时间。几秒甚至几十秒后，main_lock 接收到控制权(短暂地)，然后 thread_lock 取回控制权并保留很长时间。调用 std::this_thread::yield() 不会改变任何东西。

为什么两个互斥锁获得锁的可能性不同，我怎样才能使互斥锁以平衡的方式共享？

Answer 1

std::mutex 的设计并不公平。它并不能保证锁定的顺序保持不变，你要么幸运地获得锁，要么没有。

如果您想要更公平，请考虑使用 std::condition_variable like so :

#include <thread>
#include <mutex>
#include <iostream>
#include <condition_variable>

#include <unistd.h>

int main ()
{
    std::mutex m;
    std::condition_variable cv;
    std::thread t ([&] ()
    {
        while (true)
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lk(m);
            std::cerr << "#";
            std::cerr.flush ();
            cv.notify_one();
            cv.wait(lk);
        }
    });

    while (true)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lk(m);
        std::cerr << ".";
        std::cerr.flush ();
        cv.notify_one();
        cv.wait(lk);
    }
}