在下面的例子(一个理想化的“游戏”)中有两个线程。更新数据的主线程和将数据“呈现”到屏幕的 RenderThread
。我需要这两个同步。如果不为其中的每一个运行渲染,我无法承受运行多个更新迭代。
我使用 condition_variable
来同步这两个线程,因此理想情况下,较快的线程会花一些时间等待较慢的线程。但是,如果其中一个线程在非常短的时间内完成迭代,则条件变量似乎无法完成这项工作。它似乎在另一个线程中的 wait
能够获取它之前快速重新获取互斥锁的锁。即使调用了 notify_one
#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>
#include <atomic>
#include <functional>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
using namespace std;
bool isMultiThreaded = true;
struct RenderThread
{
RenderThread()
{
end = false;
drawing = false;
readyToDraw = false;
}
void Run()
{
while (!end)
{
DoJob();
}
}
void DoJob()
{
unique_lock<mutex> lk(renderReadyMutex);
renderReady.wait(lk, [this](){ return readyToDraw; });
drawing = true;
// RENDER DATA
this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(15)); // simulated render time
cout << "frame " << count << ": " << frame << endl;
++count;
drawing = false;
readyToDraw = false;
lk.unlock();
renderReady.notify_one();
}
atomic<bool> end;
mutex renderReadyMutex;
condition_variable renderReady;
//mutex frame_mutex;
int frame = -10;
int count = 0;
bool readyToDraw;
bool drawing;
};
struct UpdateThread
{
UpdateThread(RenderThread& rt)
: m_rt(rt)
{}
void Run()
{
this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(500));
for (int i = 0; i < 20; ++i)
{
// DO GAME UPDATE
// when this is uncommented everything is fine
// this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(10)); // simulated update time
// PREPARE RENDER THREAD
unique_lock<mutex> lk(m_rt.renderReadyMutex);
m_rt.renderReady.wait(lk, [this](){ return !m_rt.drawing; });
m_rt.readyToDraw = true;
// SUPPLY RENDER THREAD WITH DATA TO RENDER
m_rt.frame = i;
lk.unlock();
m_rt.renderReady.notify_one();
if (!isMultiThreaded)
m_rt.DoJob();
}
m_rt.end = true;
}
RenderThread& m_rt;
};
int main()
{
auto start = chrono::high_resolution_clock::now();
RenderThread rt;
UpdateThread u(rt);
thread* rendering = nullptr;
if (isMultiThreaded)
rendering = new thread(bind(&RenderThread::Run, &rt));
u.Run();
if (rendering)
rendering->join();
auto duration = chrono::high_resolution_clock::now() - start;
cout << "Duration: " << double(chrono::duration_cast<chrono::microseconds>(duration).count())/1000 << endl;
return 0;
}
Here is the source of this small example code ,正如您在 ideone 的运行中看到的那样,输出为 frame 0: 19
(这意味着渲染线程已完成单次迭代,而更新线程已完成其全部 20 次迭代)。
如果我们取消对第 75 行的注释(即为更新循环模拟一些时间)一切都会运行良好。每个更新迭代都有关联的渲染迭代。
有没有一种方法可以真正真正地同步这些线程,即使其中一个线程仅在几纳秒内完成一次迭代,而且如果它们都需要一些合理的毫秒数来完成,也不会造成性能损失?
最佳答案
如果我理解正确,您希望 2 个线程交替工作:更新器等待渲染器完成后再再次迭代,渲染器等待更新器完成再迭代。部分计算可以并行进行,但两者的迭代次数应该相似。
你需要 2 把锁:
- 一个用于更新
- 一个用于渲染
更新者:
wait (renderingLk)
update
signal(updaterLk)
渲染器:
wait (updaterLk)
render
signal(renderingLk)
编辑:
即使看起来简单,也有几个问题需要解决:
允许部分计算并行进行:如上面的代码片段中,更新和渲染将不是并行的而是顺序的,因此多线程没有任何好处。对于真正的解决方案,一些计算应该在等待之前进行,并且只需要在等待和信号之间复制新值。渲染也一样:所有渲染都需要在信号之后进行,并且只获取等待和信号之间的值。
实现还需要关心初始状态:因此在第一次更新之前不执行渲染。
两个线程的终止:因此没有人会在另一个线程终止后保持锁定状态或无限循环。
关于c++ - 同步非常快的线程,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/33011362/