Question

正如标题所说，我正在尝试编写一个可由多个线程写入并由单个线程读取的队列。作为一个额外的困难，我需要队列输入保持有序（先进先出）。这就是我失去的地方。互斥锁不一定按它们被锁定的顺序被唤醒，所以我不知道我能用什么来实现我想要的东西？这是一个简单的程序，说明了我正在尝试做的事情：

#include "Queue.h"
#include <Windows.h>
#include <fstream>
#include <mutex>

using std::ofstream;

ofstream myFile("result.txt");
Queue<int> myQueue;

DWORD WINAPI WritingThread(LPVOID lpParam);
DWORD WINAPI LockingThread(LPVOID lpParam);

int main()
{
    // This thread will block myQueue for 3 seconds
    CreateThread(NULL, 0, LockingThread, NULL, 0, NULL);

    // During the locked period, I ask myQueue to push numbers from 0 to 49
    for (int i = 0; i < 50; i++)
        CreateThread(NULL, 0, WritingThread, (LPVOID)new int(i), 0, NULL);

    // If the mutex could wake up in order, myQueue would pop up the numbers in order, but it doesn't.
    for (int i = 0; i < 50; i++)
        myFile << myQueue.pop() << ",";

    return EXIT_SUCCESS;
}

DWORD WINAPI LockingThread( LPVOID lpParam ) 
{
    myQueue.lockQueueFor3Seconds();
    return 0;
}

DWORD WINAPI WritingThread( LPVOID lpParam ) 
{
    myQueue.push(*(int*)lpParam);
    return 0;
}

获取类Queue的代码there, see the bottom of the article for full code.我所做的只是添加方法“lockQueueFor3Seconds”以进行测试。该方法定义如下：

void lockQueueFor3Seconds()
{
    std::unique_lock<std::mutex> mlock(mutex_);
    Sleep(3000);
}

该测试的输出如下：

1,43,39,46,36,44,49,40,35,42,32,31,28,41,27,38,24,23,20,34,19,16,15,12,37,11,7,8,3,33,30,0,45,4,26,18,48,21,47,22,25,17,14,10,6,29,9,2,13,5

如你所见，显然没有订购。谢谢你的帮助！

编辑：我修改了队列，以便它为每个表示订单的推送调用一个数字，当互斥锁解锁时，队列检查以确保在添加元素之前它是正确的方法，否则它会返回到等候。不确定我是否正确实现了这一点，但似乎有效！完整的代码可以找到there。

Answer 1

永远不会为线程分配要添加的值并期望按顺序添加它们，因为您不能强制线程执行的顺序。

相反，让每个线程在运行时添加下一个数字（无论它是什么）。像这样：

std::atomic_int counter;

DWORD WINAPI WritingThread( LPVOID lpParam ) 
{
    myQueue.push( counter++ );
    return 0;
}

编辑：增量不是原子的。递增和推送到队列需要是单个原子操作。这意味着将锁变量暴露在类之外（它已经公开）。

std::atomic_int counter;

DWORD WINAPI WritingThread( LPVOID lpParam ) 
{
    unique_lock<mutex> lock(myQueue.m_mutex);
    myQueue.push( counter++ );
    return 0;
}

如果您的mutex实现允许同一个线程多次调用它，那将会有效。否则，你可以做类似的事情：

void pushAndIncrement(T& item)
{
    std::unique_lock<std::mutex> mlock(mutex_);
    queue_.push(item);
            ++item;
    mlock.unlock();
    cond_.notify_one();
}

我认为您的解决方案（您说工作正常）仍然存在竞争条件。如果在增加字母值之后有一个上下文切换，但在它增加counter内的push值之前，它将以错误的顺序添加该字母。它是一个如此小的窗口，它可能不太可能发生，但是如果你把计数器增量放在同一个锁中，那么它每次都是完美的。

线程安全FIFO /队列（多个生产者，一个消费者）

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