C++笔记-并发编程 异步任务(async)

转自 https://www.cnblogs.com/diysoul/p/5937075.html

参考：https://zh.cppreference.com/w/cpp/thread/lock_guard

创建 lock_guard 对象时，它试图接收给定互斥的所有权。控制离开创建 lock_guard 对象的作用域时，销毁 lock_guard 并释放互斥。

lock_guard 类不可复制。

模板形参

Mutex

-

要锁定的互斥。类型必须满足基础可锁 (BasicLockable) 要求

成员类型

成员类型	定义
mutex_type	Mutex

成员函数

(构造函数)	构造 lock_guard ，可选地锁定给定的互斥  (公开成员函数)
(析构函数)	析构 lock_guard 对象，解锁底层互斥  (公开成员函数)
operator= [被删除]	不可复制赋值  (公开成员函数)

示例

运行此代码

#include <thread>
#include <mutex>
#include <iostream>
 
int g_i = 0;
std::mutex g_i_mutex;  // 保护 g_i
 
void safe_increment()
{
    std::lock_guard<std::mutex> lock(g_i_mutex);
    ++g_i;
 
    std::cout << std::this_thread::get_id() << ": " << g_i << '\n';
 
    // g_i_mutex 在锁离开作用域时自动释放
}
 
int main()
{
    std::cout << "main: " << g_i << '\n';
 
    std::thread t1(safe_increment);
    std::thread t2(safe_increment);
 
    t1.join();
    t2.join();
 
    std::cout << "main: " << g_i << '\n';
}

可能的输出：

main: 0
140641306900224: 1
140641298507520: 2
main: 2

C++并发编程 异步任务(async)

线程基本的互斥和同步工具类, 主要包括:
　　std::mutex 类
　　std::recursive_mutex 类
　　std::timed_mutex 类
　　std::recursive_timed_mutex 类
　　std::lock_guard 类型模板
　　std::unique_lock 类型模板
　　std::lock 函数模板
　　std::once_flag 类
　　std::call_once 函数模板

std::mutex 类

　　std::mutex 上锁须要调用 lock() 或 try_lock(), 当有一个线程获取了锁, 其它线程想要取得此对象的锁时, 会被阻塞(lock)或失败(try_lock). 当线程完成共享数据的保护后, 需要调用 unlock 进行释放锁.
　　std::mutex 不支嵌套, 如果两次调用 lock, 会产生未定义行为.

std::recursive_mutex 类

使用方法同 std::mutex, 但 std::recursive_mutex 支持一个线程获取同一个互斥量多次，而没有对其进行一次释放. 但是同一个线程内, lock 与 unlock 次数要相等, 否则其它线程将不能取得任何机会.
其原理是, 调用 lock 时, 当调用线程已持有锁时, 计数加1; 调用 try_lock 时, 尝试取得锁, 失败时不会阻塞, 成功时计数加1; 调用 unlock 时, 计数减1, 如果是最后一个锁时, 释放锁.
需要注意的是: 调用 try_lock时, 如果当前线程未取得锁, 即使没有别的线程取得锁, 也有可能失败.

std::timed_mutex 类

std::timed_mutex 在 std::mutex 的基础上支持让锁超时. 上锁时可以调用 try_lock_for, try_lock_until 设置超时值.
try_lock_for 的参数是需要等待的时间, 当参数小于等于0时会立即返回, 效果和使用 try_lock 一样. 
try_lock_until 传入的参数不能小于当前时间, 否则会立即返回, 效果和使用 try_lock 一样. 实际上 try_lock_for 内部也是调用 try_lock_until 实现的.
tm.try_lock_for(std::chrono::milliseconds(1000)) 与 tm.try_lock_until(std::chrono::steady_clock::now() + std::chrono::milliseconds(1000)) 等价, 都是等待1s.

std::recursive_timed_mutex 类

std::recursive_timed_mutex 在 std::recursive_mutex 的基础上, 让锁支持超时.
用法同 std::timed_mutex, 超时原理同 std::recursive_mutex.

std::lock_guard 类型模板

std::lock_guard 类型模板为基础锁包装所有权. 指定的互斥量在构造函数中上锁, 在析构函数中解锁.
这就为互斥量锁部分代码提供了一个简单的方式: 当程序运行完成时, 阻塞解除, 互斥量解锁(无论是执行到最后, 还是通过控制流语句break或return, 亦或是抛出异常).
std::lock_guard 不支持拷贝构造, 拷贝赋值和移动构造.

std::unique_lock 类型模板

std::unique_lock 类型模板比 std::loc_guard 提供了更通用的所有权包装器.
std::unique_lock 可以调用 unlock 释放锁, 而后当再次需要对共享数据进行访问时再调用 lock(), 但是必须注意一次 lock 对应一次 unlock, 不能连续多次调用同一个 lock 或 unlock.
std::unique_lock 不支持拷贝构造和拷贝赋值, 但是支持移动构造和移动赋值.
std::unique_lock 比 std::loc_guard 还增加了另外几种构造方式:
unique_lock(_Mutex& _Mtx, adopt_lock_t) 构建持有锁实例, 其不会调用 lock 或 try_lock, 但析构时默认会调用 unlock.
unique_lock(_Mutex& _Mtx, defer_lock_t) 构建非持有锁实例, 其不会调用 lock 或 try_lock, 如果没有使用 std::lock 等函数修改标志, 析构时也不会调用 unlock.
unique_lock(_Mutex& _Mtx, try_to_lock_t) 尝试从互斥量上获取锁, 通过调用 try_lock
unique_lock(_Mutex& _Mtx, const chrono::duration<_Rep, _Period>& _Rel_time) 在给定时间长度内尝试获取锁
unique_lock(_Mutex& _Mtx, const chrono::time_point<_Clock, _Duration>& _Abs_time) 在给定时间点内尝试获取锁
bool owns_lock() const 检查是否拥有一个互斥量上的锁

std::lock 函数模板

std::lock 函数模板提供同时锁住多个互斥量的功能, 且不会有因改变锁的一致性而导致的死锁. 其声明如下:
template<typename LockableType1,typename... LockableType2> void lock(LockableType1& m1,LockableType2& m2...);