c++ - 如何正确解决C++11中的生产者消费者

Question

我正在尝试解决 C++11 中的生产者消费者问题。 我有一个保存资源的对象，并且多个线程可以 添加或消耗这些资源。我的问题是当我尝试实现时 该对象上的“可用时使用”方法。 请假设插入/删除操作的复杂性微乎其微。

对代码中逻辑的一些解释。

struct ResourceManager{
  std::mutex mux;
  std::unique_lock lock{mux};
  std::condition_variable bell;

  void addResource(/*some Resource*/){
    lock.lock();
    //add resource
    lock.unlock();
    bell.notify_one(); //notifies waiting consumer threads to consume
  }

  T getResource(){
    while(true){
      lock.lock();
      if(/*resource is available*/){
        //remove resource from the object
        lock.unlock();
        return resource;
      }else{
        //new unique lock mutex object wmux creation
        lock.unlock(); //problem line
        bell.wait(wmux); //waits until addResource rings the bell
        continue;
      }
    }
  }

};

假设以下场景:
-两个线程T1、T2几乎同时调用addResource、getResource。

-T2 锁定互斥体，并发现没有更多可用资源，
因此它必须阻塞，直到有新资源可用。
因此它会解锁互斥体并设置等待铃声。

-T1 运行匹配速度更快。当互斥体解锁时，
它立即添加资源，并在 T2 设置等待铃之前，
T1已经按响了铃声，但没有通知任何人。

-T2无限期地等待铃声响起，但不会添加更多资源。

我假设锁定互斥体的线程可能是唯一的一个 来解锁它。因此，如果我尝试在解锁互斥体之前调用bell.wait， 互斥锁永远无法解锁。

如果可能的话，我想使用无时间等待或多次检查的解决方案。
那么在 C++11 中我可以通过什么方式解决这个问题呢？

Answer 1

    lock.unlock(); //problem line
    bell.wait(wmux); //waits until addResource rings the bell

是的，这确实是问题所在。

要按照设计正确使用条件变量，您不要在wait()相关条件变量之前解锁互斥体。对条件变量进行 wait() 操作会在等待期间自动解锁该变量，并在线程被 notify() 处理后重新获取互斥锁。解锁并等待和通知后唤醒并锁定都是原子操作。

所有notify()都应该在互斥锁被锁定时发出。所有 wait() 也会在互斥体完全锁定时完成。正如我提到的，notify() 是原子的，这会导致所有与互斥体相关的操作都是原子的且完全排序，包括管理受互斥体保护的资源，以及通过条件变量进行线程通知，现在也受到互斥锁的保护。

可以实现一些设计模式来通知条件变量而不使用互斥锁保护。但它们更难正确实现并仍然实现线程安全语义。除了互斥体保护的所有其他内容之外，让所有条件变量操作也受到互斥体的保护，实现起来要简单得多。