有多少互斥和cond变量？

Question

我在pthread池上工作，将有五个独立的线程和一个队列。所有五个线程都在竞争从队列中获取作业，我知道我需要执行锁定/解锁和等待/信号的基本想法。

但我不确定我应该有多少互斥和cond变量。现在我只有一个互斥锁和cond变量，所有五个线程都会使用它。

Answer 1

一个互斥锁和至少一个条件变量。

一个互斥体，因为有一个“东西”（即内存块）可以同步访问：所有工作者和推动工作的线程之间的共享状态。

一个条件变量per，well，一个或多个线程需要等待的条件。至少你需要一个条件变量来等待新的工作，这里的条件是：“还有更多的东西要做吗？” （或者反过来说：“工作队列是空的吗？”）。

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一个更实际的答案是，互斥体和相关条件变量之间存在一对多关系，共享状态和互斥体之间存在一对一的关系。根据您告诉我们的内容以及自学习以来，我建议您只为设计使用一个共享状态。当你需要更多的那个状态时，我建议你寻找一些更高层次的概念（例如渠道，期货/承诺）来建立抽象。

在任何情况下，不要将相同的条件变量用于不同的互斥锁。

Answer 2

详细说明@ Ivan的解决方案......

您可以使用计数信号量+原子操作来创建非常有效的队列，而不是互斥+条件变量。

semaphore dequeue_sem = 0;
semaphore enqueue_sem = 37; // or however large you want to bound your queue

入队行动只是：

wait_for(enqueue_sem)
atomic_add_to_queue(element)
signal(dequeue_sem)

出队经营是：

wait_for(dequeue_sem)
element = atomic_remove_from_queue()
signal(enqueue_sem)

“atomic_add_to_queue”和“atomic_remove_from_queue”通常采用紧密循环中的原子比较和交换来实现。

除了它的对称性之外，这个公式还限制了队列的最大大小;如果一个线程在一个完整队列上调用enqueue（），它将阻塞。对于多线程环境中的任何队列，这几乎可以肯定。 （您的计算机具有有限的内存;如果可能，应尽量避免使用它。）

如果您确实坚持使用互斥锁和条件变量，则需要两个条件，一个用于排队等待（以及双向转发信号），另一个用于反过来。条件分别表示“队列未满”和“队列不为空”，并且入队/出队代码同样是对称的。

Answer 3

我认为你可以通过Interlocked操作从队列中窃取工作，而不是通过Interlocked操作进行锁定（如果你将它组织为堆栈/链接列表（它将需要信号量而不是条件变量来防止注释中描述的问题）。< / p>

伪代码就是这样：

1. candidate = head。
2. if（candidate == null）wait_for_semaphore;
3. if（candidate == InterlockedCompareExchange（head，candidate-＆gt; next，candidate））perform_work（candidate-＆gt; data）;
4. 其他转到1;

当然，在这种情况下，也应该通过InterlockedCompareExchange向队列添加工作，并发信号通知信号量。