C++11 - 无法使用 std::thread 和 std::condition_variable 唤醒线程

Question

当我试图通过另一个线程唤醒一个线程时遇到了一个问题。一个简单的生产者/消费者。

代码下方。第 85 行是我不明白为什么它不起作用的地方。生产者线程填充 std::queue 并调用 std::condition_variable.notify_one() 而消费者线程正在等待 NOT std::queue.empty()。

在此先感谢您的帮助

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

// request
class request :
    public std::mutex,
      public std::condition_variable,
      public std::queue<std::string>
{
public:
  virtual ~request();
};

request::~request()
{
}

// producer
class producer
{
public:
  producer(request &);

  virtual ~producer();

  void operator()();

private:
  request & request_;
};

producer::producer(request & _request)
:
request_(_request)
{
}

producer::~producer()
{
}

void
producer::operator()()
{
  while (true) {
    std::lock_guard<std::mutex> lock(request_);
    std::cout << "producer\n";
    request_.push("something");
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    request_.notify_one();
  }
}

class consumer
{
public:
  consumer(request &);

  virtual ~consumer();

  void operator()();

private:
  request & request_;
};

consumer::consumer(request & _request)
:
request_(_request)
{
}

consumer::~consumer()
{
}

void
consumer::operator()()
{
  while (true) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(request_); // <-- the problem
    std::cout << "consumer\n";
    request_.wait (
      lock, [this] {return !request_.empty();}
    );
    request_.pop();
  }
}

int
main()
{
  // request
  request request_;

  // producer
  std::thread producer_{producer(request_)};

  // consumer
  std::thread first_consumer_{consumer(request_)};
  std::thread second_consumer_{consumer(request_)};

  // join
  producer_.join();
  first_consumer_.join();
  second_consumer_.join();
}

Answer 1

修复了以下代码，并进行了以下更改:

• 不要像那样从 mutex、condvar 和 queue 派生，那太可怕了。
• 将项目添加到队列后尽快解锁互斥锁，临界区应始终尽可能小。这允许消费者在生产者 sleep 时醒来。
• Flush cout(我使用 endl 来做到这一点)所以输出会立即打印出来，这样可以更容易地看到发生了什么。
• 打印“consumer” after 醒来，因为那是消费者消费的时候，否则你会得到误导性的输出，显示消费者何时 sleep ，而不是何时开始工作做。

您的代码的主要问题是生产者从未给消费者运行的机会。它添加到队列中，休眠一秒钟(仍然持有互斥锁)然后通知条件变量(仍然持有互斥锁)，然后很快释放互斥锁并再次获取它。可能你看到的是消费者线程收到通知，试图获取互斥锁，发现它仍然被锁定(由生产者线程)，所以又回到 sleep 状态。生产者从未释放足够长的互斥量以供另一个线程获取它。您可能已经能够通过在生产者循环开始时添加 std::this_thread::yield() 来获得更好的结果，之前 锁定互斥量，但是依赖于 yield() 来确保正确性的算法通常会被破坏(事实上，这在我的测试中没有任何区别)；最好修复生产者循环，让消费者有机会醒来并运行。

这是工作代码:

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

// request
struct request
{
    std::mutex mx;
    std::condition_variable cv;
    std::queue<std::string> q;
};

// producer
class producer
{
public:
  producer(request & r) : request_(r) { }

  void operator()();

private:
  request & request_;
};

void
producer::operator()()
{
    while (true) {
        {
            std::lock_guard<std::mutex> lock(request_.mx);
            std::cout << "producer" << std::endl;
            request_.q.push("something");
        }
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
        request_.cv.notify_one();
    }
}

class consumer
{
public:
  consumer(request & r) : request_(r) { }

  void operator()();

private:
  request & request_;
};

void
consumer::operator()()
{
  while (true) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(request_.mx);
    request_.cv.wait (
      lock, [this] {return !request_.q.empty();}
    );
    std::cout << "consumer" << std::endl;
    request_.q.pop();
  }
}

int
main()
{
  // request
  request request_;

  // producer
  std::thread producer_{producer(request_)};

  // consumer
  std::thread first_consumer_{consumer(request_)};
  std::thread second_consumer_{consumer(request_)};

  // join
  producer_.join();
  first_consumer_.join();
  second_consumer_.join();
}