Question

我有一个在一个线程中修改的向量，我需要在另一个线程中使用它的内容。由于性能要求，在这些线程之间锁定是不可接受的。由于在向量迭代时迭代将导致崩溃，我想复制向量然后迭代复制。我的问题是，这种方式也会崩溃吗？

struct Data
{
    int A;
    double B;
    bool C;
};

std::vector<Data> DataVec;

void ModifyThreadFunc()
{
    // Here the vector is changed, which includes adding and erasing elements
    ...
}

void ReadThreadFunc()
{
    auto temp = DataVec;    // Will this crash?
    for (auto& data : temp)
    {
        // Do stuff with the data
        ...
    }

    // This definitely can crash
    /*for (auto& data : DataVec)
    {
        // Do stuff with the data
        ...
    }*/
}

vector::operator=的基本线程安全保证是：

“如果抛出异常，则容器处于有效状态。”

这里有哪些类型的例外？

修改

我使用双缓冲解决了这个问题，并在下面发布了我的答案。

Answer 1

我的问题是，这种方式也会崩溃吗？

是的，您仍然有数据竞争。如果线程A在线程B创建副本时修改了向量，则向量的所有迭代器都将失效。

这里有哪些类型的例外？

std::vector::operator=(const vector&)将抛出内存分配失败，或者如果包含的元素抛出副本。同样的事情适用于复制构造，这是代码中标记的行＆＃34; 这会崩溃吗？＆＃34;实际上是在做。

这里的根本问题是std::vector不是线程安全的。您要以使用锁/互斥锁保护它，或者将其替换为线程安全的容器（例如the lock-free containers in Boost.Lockfree或libcds）。

Answer 2

正如其他答案所指出的那样，你所要求的是不可行的。如果您有并发访问权限，则需要同步，故事结束。

话虽这么说，像你这样的要求同步不是一种选择并不罕见。在这种情况下，你仍然可以做的是摆脱并发访问。例如，您提到在执行游戏循环中每帧访问一次数据。是否严格要求您从当前帧获取数据，还是来自 last 帧的数据？

在这种情况下，您可以使用两个向量，一个由生产者线程写入，另一个由所有使用者线程读取。在框架的最后，您只需交换两个向量。现在，您不再需要*（ 1）细粒度同步进行数据访问，因为不再有并发数据访问。

这只是一个如何做到这一点的例子。如果您需要摆脱锁定，请开始考虑如何组织数据访问，以免您首先进入需要同步的情况。

*（ 1）：严格来说，您仍需要一个同步点，以确保在执行交换时，所有编写器和读取器线程都已完成工作。但是这样做要容易得多（通常在每个帧的末尾都有这样的同步点），并且对性能的影响远小于对每次访问向量的同步。

Answer 3

我有一个在一个线程中修改的向量，我需要在另一个线程中使用它的内容。由于性能要求，在这些线程之间锁定是不可接受的。

这是不可能满足的要求。

无论如何，两个线程之间的任何数据共享都需要一种锁定，无论是显式还是实现（最终是硬件）。您必须再次检查您的实际要求：暂停一个线程直到另一个线程结束是不可接受的，但您可以锁定短序列指令。和/或可能使用不同的架构。例如，删除向量中的项目是一项代价高昂的操作（线性时间因为您必须将所有数据移动到已删除项目之上），而将其标记为无效则要快得多（恒定时间因为它是一次写入）。如果你真的必须在矢量中间擦除，可能列表更合适。

但是，如果您可以在ReadThreadFunc中围绕矢量副本以及ModifyThreadFunc中的任何矢量修改周围进行锁定排除，那么它就足够了。为了给修改线程一个优先级，你可以尝试锁定另一个线程，如果你不能，就立即放弃。

Answer 4

也许你应该重新考虑你的设计！

每个线程都应该有自己的向量（列表，队列，无论你需要什么）才能工作。所以线程A可以做一些工作并将结果传递给thrad B.当从线程A int线程B的队列中写入数据时，你只需要锁定。

如果没有某种锁定，那是不可能的。

Answer 5

所以我使用双缓冲来解决这个问题，它保证不会崩溃，并且读取线程总是会有可用的数据，即使它可能不正确：

house_occupants_occupant

在线程之间复制std :: vector而不锁定

5 个答案: