C ++中的并发队列

Question

我正在尝试设计一个可以由多个读/写线程同时访问的队列。我更喜欢使用2个互斥量，每个用于读写。写入很简单，锁定写入互斥锁，附加数据，解锁并完成。

问题在于阅读。如果in队列中没有数据，我希望我的线程等到数据可用。一种显而易见的方法是获取读取互斥锁并在每N个时钟周期内保持轮询队列，但这显然不是最好的方法。这让我了解条件变量。有没有人有任何好的资源讨论使用条件变量（最好是基于pthreads）在C ++中阻塞队列实现？

具体来说，我看到以下问题：

1. 一旦完成写入，编写器线程将执行pthread_cond_signal数据存在，但它是如何知道某些读者线程正在等待的？除非有pthread_cond_wait，否则调用pthread_cond_signal是非法的。
2. 是否可以调用pthread_cond_broadcast而不是pthread_cond_signal？也许这可能会绕过pthread_cond_wait的问题。这似乎更符合逻辑，因为多个读者线程绝对是一个真正的可能性。
3. 似乎必须使用相同的互斥锁来锁定读写器线程以使用条件变量。如果这是真的那么我们就有一个严重的问题。

Answer 1

我有一个使用http://danborn.net/code/中相同互斥锁的实现，但就像我之前提到的那样，因为它使用了一个条件变量，它也使用了1个互斥锁。

这是升级版本，再次使用单个互斥锁：http://www.justsoftwaresolutions.co.uk/threading/implementing-a-thread-safe-queue-using-condition-variables.html

Answer 2

我认为你误解了一些东西 - 即使没有线程在等待那个条件，调用pthread_cond_signal也是完全合法的。

此外，在多线程编程的上下文中，将某些内容称为“读取”操作 通常意味着它不会改变共享资源的状态。如果通过“阅读” 你的意思是“从队列的头部删除一个项目”，这会改变状态 队列（换句话说，它也是一个“写”。）根据你的情况，用“消费者和制作者”而不是“读者和作者”来思考可能会更好。

单个互斥锁（以保证对队列的独占访问）和两个条件变量（“可用数据”，“可用空间”）应该足以满足您的需要。 （如果 队列可以动态增长，你不需要“可用空间可用”条件变量; 我只是提到完整性。）

如果您的阅读主题严格读者（也就是说，他们不以任何方式修改共享队列数据结构，例如通过弹出一个项目队列），pthread_rwlock系列调用也可能是一个合适的解决方案。在这个范例中，有读锁（多个读取器可以同时保持，但强制写入器阻塞直到读取器完成），并写锁（这确保了持有写锁的线程的独占访问，阻止任何其他编写器和读者。）

Answer 3

this C++ threading blog post的示例12-3应该为您提供参考实现，但我认为您自己的危险接近成功。解决您的具体问题：

1. 没有服务员时发出信号 非法。这是完全合法的，你可以利用这个事实。 （你在哪里读到这个，顺便说一句？）
2. pthread_cond_broadcast导致一个主要问题：群大象充电，其中所有 n 线程都醒来并开始在缓存之间拉入内存，即使只有其中一个可能会取得进展。它会起作用，但效率不高。
3. 您可以从任何地方发出信号，甚至可以从一个永远不必处理相关互斥锁的线程发出信号。您的pthread_cond_wait来电必须释放读取互斥锁;这是唯一的要求，而且这是唯一需要与条件变量交互的互斥锁。

从＃3开始，你的想法存在一个主要问题：作者线程必须锁定两者读取和写入互斥锁。如果没有，会发生什么当队列大小为1并且你有一个读者和一个作家同时行动时？

Answer 4

您是否考虑过使用信号量而不是条件变量？信号量是等待的，即使没有线程在等待，也可以表示“队列非空”状态。

Answer 5

一个简单的boost :: condition示例位于here。