Question

我想要做的是将整数推送到我的threadSafe队列实现与多个线程，并与另一系列的线程同时弹出插入的数字。所有这些操作都必须是线程安全的，但我想要的另一个选项是必须修复队列的大小，就像缓冲区一样。如果缓冲区已满，则所有推送线程必须等待弹出线程释放一些插槽。

这是我对队列/缓冲区的实现，它似乎可以工作，但经过几次迭代后它就会停止并保持阻塞而没有任何错误。

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

template <typename T>

class Queue
{
private:
    std::queue<T> queue_;
    std::mutex mutex_;
    std::condition_variable cond_;

public:

    T pop()
    {
        std::unique_lock<std::mutex> mlock(mutex_);

        cond_.wait(mlock, [this]{return !queue_.empty();});

        auto val = queue_.front();
        queue_.pop();
        return val;
    }

    void pop(T& item)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> mlock(mutex_);

        cond_.wait(mlock, [this]{return !queue_.empty();});

        item = queue_.front();
        queue_.pop();
    }

    void push(const T& item, int buffer)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> mlock(mutex_);

        while (queue_.size() >= buffer)
        {
            cond_.wait(mlock);
        }

        queue_.push(item);
        mlock.unlock();
        cond_.notify_one();
    }

    Queue()=default;
    Queue(const Queue&) = delete;            // disable copying
    Queue& operator=(const Queue&) = delete; // disable assignment

};

缓冲区的大小在push函数中使用变量缓冲区定义。这是一个使用示例：

 void prepare(Queue<int>& loaded, int buffer, int num_frames)
 {
     for (int i = 0; i < num_frames; i++)
     {
         cout<< "push "<<i<<endl;
         loaded.push(i, buffer);
     }
 }

 void load (vector<Frame>& movie, Queue<int>& loaded, int num_frames,
                            int num_points, int buffer, int height, int width)
    {
        for (int i = 0; i < num_frames; i++)
        {
            int num = loaded.pop();
            cout<< "pop "<<num<<endl;
    }
}

int main()
{
    srand(time(NULL));

    int num_threadsXstage = 4;

    int width = 500;
    int height = 500;

    int num_points = width * height;

    int num_frames = 100;

    int frames_thread = num_frames/num_threadsXstage;

    int preset = 3;

    int buffer = 10;

    //Vectors of threads
    vector<thread> loader;

    //Final vector
    vector<Frame> movie;
    movie.resize(num_frames);

    //Working queues
    Queue<int> loaded;

    //Prepare loading queue task
    thread preparator(prepare, ref(loaded), buffer, num_frames);

    for (int i = 0; i < num_threadsXstage; i++)
    {
        //stage 1
        loader.push_back(thread(&load, ref(movie), ref(loaded), frames_thread,
                                num_points, buffer, height, width));

    }


    // JOIN
    preparator.join();

    join_all(loader);

    return 0;
}

Answer 1

您的pop函数可能允许线程等待push前进，但它们不会调用任何notify函数。只要可以使条件变量上阻塞的线程成为可能，就必须调用相应的notify函数。

虽然解释原因非常复杂，但您应该在保持锁定的同时拨打notify_all或致电notify_one。理论上可以“唤醒错误的线程”，因为您对两个谓词使用相同的条件变量（队列不为空且队列未满）。

为了避免很难理解故障模式，请始终执行以下三项操作之一：

不要使用相同的条件变量来处理多个谓词。例如，使用一个条件变量“not empty”而另一个条件变量用于“not full”;
始终使用notify_all，绝不使用notify_one;或
始终在按住互斥锁时调用通知功能。

只要遵循这三条规则中的至少一条，就可以避免一种模糊的故障模式，在这种模式下，只释放一个在释放互斥锁后选择休眠的线程，同时保留唯一可以处理该条件的线程仍然被阻塞

具有固定大小的线程安全队列

1 个答案: