Question

我正在尝试了解条件变量。我想知道使用条件变量的常见情况。

一个例子是阻塞队列，其中两个线程访问队列 - 生产者线程将项目推入队列，而消费者线程从队列中弹出一个项目。如果队列为空，则消费者线程正在等待，直到生产者线程发送信号为止。

您需要使用条件变量的其他设计情况是什么？

我更喜欢基于经验的示例，例如真实应用程序中的示例。

Answer 1

条件变量的一个用途是比一个消息队列更复杂，是“共享锁”，其中不同的线程正在等待具有相同基本性质的微妙不同条件。例如，您有一个（非常简单，简化）的Web缓存。缓存中的每个条目都有三种可能的状态：不存在，IN_PROGRESS，COMPLETE。

getURL:
    lock the cache
    three cases for the key:
        not present:
            add it (IN_PROGRESS)
            release the lock
            fetch the URL
            take the lock
            update to COMPLETE and store the data
            broadcast the condition variable
            goto COMPLETE
        COMPLETE:
            release the lock and return the data
        IN_PROGRESS:
            while (still IN_PROGRESS):
                wait on the condition variable
            goto COMPLETE

我实际上在没有调度程序帮助的情况下使用该模式来实现POSIX函数pthread_once的变体。我无法使用每个once_control的信号量或锁定，只是在锁定下进行初始化的原因是该函数不允许失败，once_control只进行了简单的初始化。就此而言，pthread_once本身没有定义的错误代码，因此将其实现为可能失败并不会给调用者带来任何好的选择......

当然，对于这种模式，你必须要小心缩放。每次完成任何初始化时，每个等待的线程都会唤醒以获取锁定。因此，当您设计系统时，您会非常仔细地考虑分片，然后在您看到经过验证的性能问题之前，决定不做任何事情来实际实施它。

Answer 2

除了消费者 - 生产者模型之外，您已经提到的一个例子是barrier synchronization中的用法。当线程进入屏障时，如果还有其他线程需要进入屏障，那么它们会等待条件变量。进入屏障的最后一个线程表示该情况。

Answer 3

我用它来发送同步消息，其中添加了一个sync-object 同步对象由一个带有“ready”布尔值的条件变量组成在syncMsg :: send（）函数中，有一个sync-＆gt; wait（），在syncMsg :: handle（）函数中，有一个sync-＆gt; go（）。

应该明智地使用，因为可能存在死锁。

Answer 4

我使用条件变量而不是容易出错的Win32事件对象。使用condvars，您不必担心虚假信号。等待多个事件发生也更容易。

Condvars也可以替换信号量，因为它们更通用。

Answer 5

我知道这不是很有帮助，但是每当我想要一个线程等待事情发生时，我就会使用条件变量，或者只是等到事情发生。

我使用条件变量的一个非常常见的模式是后台线程，它每隔几分钟就会唤醒一次，然后再进入休眠状态。在关闭时，主线程通知后台线程完成，然后加入完成。后台线程在超时条件下等待，以执行其休眠。

后台线程遵循这个基本逻辑

void threadFunction() {
    initialisation();

    while(! shutdown()) {
        backgroundTask();

        shutdown_condition_wait(timeout_value);
    }

    cleanup();
}

这样可以让后台线程快速，优雅地关闭。

如果我有许多这样的线程，主函数会发出每个关闭信号，然后在下一个之后加入每个线程。这使得每个线程组件可以并行关闭。

C ++中条件变量的常见用途是什么？

5 个答案: