【C++多线程系列】【八】线程间通信之条件变量

有如下场景：线程A需要等线程B完成操作后，再进行执行；在线程B完成操作前，线程A出于睡眠状态，当线程B完成操作后，唤醒线程A。这里，注意，在线程B完成前，A是处于睡眠状态，即此时，A不占用CPU，不可用原子变量+while死循环来等待（while（！done）），这样的话CPU会处于一直运行状态。

可以使用sleep来处理，但由于A不知道需要sleep多长时间，所以，sleep不合适。这里使用条件变量，来处理该问题。

条件变量：当收到notify通知时，检查是否满足某个条件时，满足时，线程停止wait，被唤醒，重新加锁，继续执行。

整体流程如下图，具体见代码注释

#include<iostream>
#include<thread>
#include<mutex>
#include<condition_variable>
using namespace std;

// 使用条件变量的三剑客：
/*
1.互斥元
2.条件变量
3.条件值done
*/
mutex mA;
condition_variable cv;
bool done = false;

void f()
{
	unique_lock<mutex> _1(mA);
	// 条件变量的wait所必须是unique_lock而不是lock_guard，因为wait会在内部调用unique_lock.unlock先解锁，当被唤醒后，条件满足时，会unique_lock.lock
	// 条件为：当done为true时，收到notify的线程会被唤醒，否则即使收到notify，也不会被唤醒
	cv.wait(_1, [] {return done; });
	cout << "has done" << endl;

	// 需要手动释放锁
	_1.unlock();
}

void f2()
{
	// 这里使用lock_guard在mA上加锁即可
	lock_guard<mutex> _1(mA);
	cout << "f2" << endl;
	std::this_thread::sleep_for(1s);

	//必须将条件done设置为true，否则线程t1不会被唤醒
	done = true;

	//通知一个线程，让收到的线程检查其条件，收到通知的线程发现条件满足，则该线程会被唤醒
	cv.notify_one();
}


int main(int argc, int * argv[])
{
	thread t1(f);

	thread t2(f2);

	t1.join();
	t2.join();

	cout << "main" << endl;
	system("pause");
}

结果如下：

注意，如果在f2中，忘记将done 设置为 true，则f1不会被唤醒，会一直等待：

void f2()
{
	// 这里使用lock_guard在mA上加锁即可
	lock_guard<mutex> _1(mA);
	cout << "f2" << endl;
	std::this_thread::sleep_for(1s);

	//必须将条件done设置为true，否则线程t1不会被唤醒
	//done = true;

	//通知一个线程，让收到的线程检查其条件，收到通知的线程发现条件满足，则该线程会被唤醒
	cv.notify_one();
}

结果如下：

所以：条件变量的本质在于，只有当条件被满足时，线程才会被唤醒，而不是notify了，等待线程就会被唤醒。

条件变量实际上实现了线程间的数据共享操作，即done。线程A在修改完某些数据后，通过条件变量，来通知线程B来获取最新的数据修改值。

代码可以如下：

#include<iostream>
#include<thread>
#include<mutex>
#include<condition_variable>
using namespace std;

// 使用条件变量的三剑客：
/*
1.互斥元
2.条件变量
3.条件值done
*/
mutex mA;
condition_variable cv;
bool done = false;

int age = 0;

void f()
{
	unique_lock<mutex> _1(mA);
	// 条件变量的wait所必须是unique_lock而不是lock_guard，因为wait会在内部调用unique_lock.unlock先解锁，当被唤醒后，条件满足时，会unique_lock.lock
	// 条件为：当done为true时，收到notify的线程会被唤醒，否则即使收到notify，也不会被唤醒
	cv.wait(_1, [] {return done; });
	cout << "has done" << endl;
	cout << "age=" << age << endl;
	// 需要手动释放锁
	_1.unlock();
}

void f2()
{
	// 这里使用lock_guard在mA上加锁即可
	lock_guard<mutex> _1(mA);
	cout << "f2" << endl;
	std::this_thread::sleep_for(1s);

	age = 1000;
	//必须将条件done设置为true，否则线程t1不会被唤醒
	done = true;

	//通知一个线程，让收到的线程检查其条件，收到通知的线程发现条件满足，则该线程会被唤醒
	cv.notify_one();
}


int main(int argc, int * argv[])
{
	thread t1(f);

	thread t2(f2);

	t1.join();
	t2.join();

	cout << "main" << endl;
	system("pause");
}

age作为两个线程的共享变量

结果如下：

【C++多线程系列】【八】线程间通信之条件变量

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