Question

免责声明：几天前我问过这个问题on codereview，但没有回答。我将问题格式从审核请求更改为特定问题。

我正在开发一个具有以下设计的视频播放器：

主线程 - 是GUI线程（Qt SDK）。

第二个线程 - 玩家线程接受来自GUI线程的命令来播放，前进，后退，停止等等。现在，该线程以恒定循环运行并使用互斥锁和等待条件与主线程命令同步

我对此代码有两个问题：

我觉得我的设计不完全正确：我正在使用互斥锁和原子变量。我想知道我是否只能保留原子并仅使用锁来设置等待条件。

我遇到了不一致的错误（可能是由于播放命令试图锁定互斥锁时的条件竞争，当播放循环正在工作时已经被线程锁定）当我运行“play”命令激活内部循环时线程循环。所以我想它会阻止对主线程的共享变量的访问。

我已经从不需要的东西中删除了代码，它通常是这样的：

  void PlayerThread::drawThread()//thread method passed into new boost::thread
{

   //some init goes here....

      while(true)
      {
          boost::unique_lock<boost::mutex> lock(m_mutex);
          m_event.wait(lock); //wait for event

          if(!m_threadRun){
             break; //exit the tread
          }

           ///if we are in playback mode,play in a loop till interrupted:
          if(m_isPlayMode == true){

              while(m_frameIndex < m_totalFrames && m_isPlayMode){

                       //play
                       m_frameIndex ++;

              }

               m_isPlayMode = false;

          }else{//we are in a single frame play mode:

               if(m_cleanMode){ ///just clear the screen with a color

                       //clear the screen from the last frame
                       //wait for the new movie to get loaded:

                       m_event.wait(lock); 


                       //load new movie......

               }else{ //render a single frame:

                       //play single frame....

               }


          }


      }

}

以下是将命令发送到线程循环的上述类的成员函数：

void PlayerThread::PlayForwardSlot(){
//   boost::unique_lock<boost::mutex> lock(m_mutex);
    if(m_cleanMode)return;
    m_isPlayMode = false;
    m_frameIndex++;
     m_event.notify_one();
}

 void PlayerThread::PlayBackwardSlot(){
 //  boost::unique_lock<boost::mutex> lock(m_mutex);
  if(m_cleanMode)return;
   m_isPlayMode = false;
   m_frameIndex-- ;
   if(m_frameIndex < 0){
       m_frameIndex = 0;
   }

    m_event.notify_one();

 }


 void PlayerThread::PlaySlot(){
 // boost::unique_lock<boost::mutex> lock(m_mutex);
   if(m_cleanMode)return;
   m_isPlayMode = true;
   m_event.notify_one(); //tell thread to  start playing.

  }

m_cleanMode ， m_isPlayMode 和 m_frameIndex 等所有旗帜成员都是原子的：

  std::atomic<int32_t>   m_frameIndex;
  std::atomic<bool>      m_isPlayMode; 
  std::atomic<bool>      m_cleanMode;

问题摘要::

使用atomics时是否需要互斥锁？
我是否在while循环内的正确位置设置等待线？
有关更好设计的建议吗？

更新

虽然我得到了一个似乎正确方向的答案但我并不理解它。特别是伪代码部分正在谈论服务。我完全不清楚它是如何工作的。我想得到一个更详细的答案。同样奇怪的是，我只收到了这个常见问题的一个建设性答案。所以我重置了赏金。

Answer 1

您的代码最大的问题是您无条件地等待。 boost::condition::notify_one only wake up a thread which is waiting。这意味着Forward Step\Backward Step然后Play如果足够快将忽略播放命令。我没有clean mode，但你至少需要

if(!m_isPlayMode)
{
     m_event.wait(lock);
}

在你的代码中停止并踩到一个框架几乎是一样的。你可能想使用三态PLAY,STEP, STOP来使用推荐的等待条件变量的方式

while(state == STOP)
{
    m_event.wait(lock);
}

<强> 1。使用原子时我需要互斥锁吗？

技术上是的。在这个特定的情况下，我不这么认为。目前的比赛条件（我注意到）：

播放模式，前播和播放不会产生相同的m_frameIndex，具体取决于drawThread是否在while(m_frameIndex < m_totalFrames && m_isPlayMode)循环内。实际上m_frameIndex可以增加一次或两次（前进）。
如果PlaySlot在收到下一个事件之前执行drawThread，则可以忽略在m_isPlayMode = false;中输入播放状态。现在这是一个非问题，因为它只会在m_frameIndex < m_totalFrames为假时发生。如果PlaySlot正在修改m_frameIndex，那么您将有推动游戏的情况，并且没有任何事情发生。

<强> 2。我是否在线程的while循环内的正确位置设置等待？

为简单起见，我建议您的代码只有一次等待。并明确说明使用特定命令要做的下一步：

 PLAY, STOP, LOADMOVIE, STEP

<强> 3。有关更好设计的任何建议吗？

使用显式事件队列。您可以使用基于Qt（需要Qthreads）或基于增强的功能。基于提升的提示使用boost::asio::io_service和boost::thread。

使用以下命令启动事件循环：

boost::asio::io_service service;
//permanent work so io_service::exec doesnt terminate immediately.
boost::asio::io_service::work work(service); 
boost::thread thread(boost::bind(&boost::asio::io_service::exec, boost::ref(service)));

然后使用

从GUI发送命令

MYSTATE state;
service.post(boost::bind(&MyObject::changeState,this, state));

考虑到状态没有改变，你的游戏方法应该要求另一个游戏，而不是循环。它允许更好的用户抢占。
您的步骤方法应在显示框架之前请求停止。

伪代码：

play()
{
 if(state != PLAYING)
   return;
 drawframe(index);
 index++;
 service.post(boost::bind(&MyObject::play, this));
}

stepforward()
{
 stop();
 index++;
 drawframe(index);
}

stepbackward()
{
 stop();
 index--;
 drawframe(index);
}

修改 只有一个玩家线程 ，只创建一次并仅执行 一个事件循环 。相当于QThread :: start（）。只要循环没有返回，线程就会存在，直到work object is destroyed OR when you explicitly stop the service。当您请求停止服务时，所有尚未处理的已发布任务将首先执行。如有必要，您可以中断线程以便快速退出。

当有一个动作要求时，你在玩家线程运行的事件循环中发帖。

注意：您可能需要服务和线程的共享指针。您还需要在播放方法中放置中断点，以便在播放期间干净地停止线程。你不需要像以前那么多的原子。你不再需要一个条件变量了。

Answer 2

有关更好设计的建议吗？

是的！由于你使用的是Qt，我强烈建议使用Qt的eventloop（除了UI这个IMO是该库的主要卖点之一）和异步信号/插槽来进行控制而不是你自己开发的同步，你发现了 - 这是一项非常脆弱的事业。

这将为您当前的设计带来的主要变化是您必须将视频逻辑作为Qt事件循环的一部分，或者更简单，只需执行QEventLoop::processEvents。为此，您需要QThread。然后它非常简单：你创建了一个继承自QObject的类，让我们说PlayerController应该包含play，pause，stop和类{{}}等信号{1}}其中包含广告符Player，onPlay，onPause（或者没有点击，您的偏好）。然后在GUI线程中创建onStop类的'controller'对象，在'video'线程中创建PlayerController对象（或使用Player）。这很重要，因为Qt具有线程亲和性的概念来确定执行哪些线程SLOT。不通过QObject::moveToThread连接对象。现在从GUI线程向“控制器”上的QObject::connect(controller, SIGNAL(play()), player, SLOT(onPlay()))调用将导致在下一个事件中视频线程中执行'player'的PlayerController:play方法循环迭代。然后你可以在这里更改你的布尔状态变量或者做其他类型的操作，而不需要显式同步，因为你的变量现在只是从视频线程的变化。

这样的话：

onPlay

Answer 3

有关更好设计的任何建议吗？

使用QTimer并在主线程上播放，而不是使用单独的线程。不需要原子或互斥体。我不是跟m_cleanMode进行跟踪，所以我主要是从代码中删除它。如果你详细说明它的作用，我会把它添加到代码中。

class Player
{
    int32_t m_frameIndex;
    bool m_cleanMode;

    QTimer m_timer;

    void init();
    void drawFrame();

slots:
    void play();
    void pause();
    void playForward();
    void playBackward();

private slots:
    void drawFrameAndAdvance();
}

void Player::init()
{
    // some init goes here ...

    m_timer.setInterval(333); // 30fps
    connect(&m_timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(drawFrameAndAdvance()));
}

void Player::drawFrame()
{
    // play 1 frame
}

void Player::drawFrameAndAdvance()
{
    if(m_frameIndex < m_totalFrames - 1) {
        drawFrame();
        m_frameIndex++;
    }
    else m_timer.stop();
}

void PlayerThread::playForward()
{
    if(m_cleanMode) return;

    m_timer.stop(); // stop playback
    if(m_frameIndex < m_totalFrames - 1) {
        m_frameIndex++;
        drawFrame();
    }
}

void PlayerThread::playBackward()
{
    if(m_cleanMode)return;

    m_timer.stop(); // stop playback
    if(m_frameIndex > 0) {
        m_frameIndex--;
        drawFrame();
    }
}

void PlayerThread::play()
{
    if(m_cleanMode) return;
    m_timer.start(); // start playback
}

void PlayerThread::pause()
{
    if(m_cleanMode) return;
    m_timer.stop(); // stop playback
}

线程视频播放器同步

3 个答案: