Question

我计划在游戏项目中编写多线程部分：

线程A：从磁盘加载一堆对象，这需要几秒钟。加载的每个对象都会增加一个计数器。

线程B：一个游戏循环，我在其中显示加载对象数量的加载屏幕，或者在加载完成后开始操作对象。

在代码中我相信它看起来如下：

Counter = 0;
Objects;

THREAD A:
    for (i = 0; i < ObjectsToLoad; ++i) {
        Objects.push(LoadObject());
        ++Counter;
    }
    return;

THREAD B:
    ...
    while (true) {
        ...
        C = Counter;
        if (C < ObjectsToLoad)
            RenderLoadscreen(C);
        else
            WorkWithObjects(Objects)
        ...
    }
    ...

从技术上讲，这可以算作竞争条件 - 对象可能已加载但计数器尚未递增，因此 B 读取旧值。我还需要在 B 中缓存计数器，这样它的值在检查和渲染之间不会发生变化。

现在的问题是 - 我应该在这里实现任何同步机制，比如使用反原子或引入一些互斥或条件变量？这里的要点是我可以安全地牺牲循环的迭代直到计数器改变。从我得到的，只要 A 只写入值而 B 只检查它，一切都很好。

我和朋友一直在讨论这个问题，但是我们无法达成一致意见，所以我们决定征求对多线程更有能力的人的意见。语言是C ++，如果有帮助的话。

Answer 1

您必须考虑内存可见性/缓存。如果没有内存屏障，这很可能会导致数秒延迟，直到线程B ^（1）可以看到数据。

这适用于这两种数据：Counter和Objects列表。

C ++ 11标准^（2）保证只有在您不引入竞争条件时才能正确执行多线程程序。没有同步，您的程序基本上具有未定义的行为^（3）。但是，在实践中它可能没有。

是的，使用互斥锁并同步对Counter和Objects的访问权限。

^（1）这是因为每个CPU核心都有自己的寄存器和缓存。如果您不告诉CPU Core A某些其他Core B可能对数据感兴趣，则可以通过以下方式对其进行优化：将数据保留在寄存器中。 Core A必须将数据写入更高级别的内存区域（L2 / L3缓存或RAM），以便Core B可以加载更改。

^（2） C ++ 11之前的任何版本都不关心多线程。通过第三方库支持互斥，原子等，但语言本身与线程无关请参阅：C++11 introduced a standardized memory model. What does it mean? And how is it going to affect C++ programming?

^（3）问题是你的代码可以在不同的阶段重新排序（为了更有效的执行）：在编译器，汇编器和CPU上。您必须通过原子或互斥锁添加内存屏障，告诉计算机哪些指令需要按顺序保留。这在大多数语言中都是一样的。

我建议观看有关C ++ 11内存模型的这些非常有趣的视频：
atomic<> weapons by Herb Sutter

IMO：如果您识别多个线程访问的数据，请使用同步。多线程错误很难跟踪和重现，所以最好一起避免它们。

Answer 2

竞争条件通常仅在两个线程尝试非原子读取 - 修改 - 同时写入相同数据时。在这种情况下，只有一个线程写入（线程A），而另一个线程读取（线程B）。

唯一的＆＃34;不正确＆＃34;正如你所说，你遇到的是，如果对象已经加载但是计数器没有增加。这导致B读取过时的数据，因为 load-and-increment 操作未以原子方式执行。

如果你不介意这种无辜的异常，那么它就可以了。：）

如果这让您烦恼，那么您需要一次执行所有加载和增量语句（通过使用锁或任何其他同步原语）。

此代码是否需要同步？

2 个答案: