https://www.cnblogs.com/gtarcoder/p/4856704.html
c++11——多线程
c++11中增加了线程以及线程相关的类,很方便的支持了并发编程。
1. 线程
线程创建
使用std::thread创建线程,提供线程函数或者函数对象即可,并且可以指定线程函数的参数。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
|
可以通过std::bind或lambda表达式来创建线程:
1 2 3 4 5 6 7 8 |
|
join 和 detach
如果希望在主线程中等待其他线程终止,使用join来实现,t.join()阻塞等待线程t结束,才能继续往下执行;
如果不希望线程被阻塞执行,可以调用 t.detach() 方法,将线程和线程对象分离,分离之后,线程单独执行,由系统回收资源。通过detach,线程和线程对象分离,让线程作为后台线程执行,当前线程也不会被阻塞。但需要注意,detach之后,就无法再和线程发生联系,不能通过join再阻塞等待线程,线程何时执行完我们也无法控制。
若在创建子线程的线程中,既没有执行对子线程进行join也没有进行detach,则有可能出现线程对象在线程函数结束之前就失效,从而出错。
1 2 3 4 5 6 |
|
线程生命期
std::thread在出了作用域之后就会被析构,这是如果线程函数还没有被执行完,就会发生错误。因此,需要保证线程函数的生命周期在线程变量 std::thread的生命周期之内,这可以通过join阻塞等待实现。
线程不能被复制,但可以移动,比如:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
|
线程基本用法
1. 获取当前信息
1 2 3 4 5 6 7 8 |
|
2. 线程休眠
1 2 3 |
|
2. 互斥量
互斥量是一种同步原语,是一种线程同步的手段,用来保护多线程同时访问的共享数据。
c++11中提供了四种语义的互斥量(mutex): std::mutex 独占的互斥量,不能递归使用
std::timed_mutex 带超时的独占互斥量,不能递归使用
std::recursive_mutex 递归互斥量,不带超时功能
std::recursive_timed_mutex 带超时的递归互斥量
std::mutex
1 2 3 4 5 6 7 8 |
|
std::recursive_mutex
递归锁允许同一线程多次获得该互斥锁,可以用来解决同一线程需要多次获取互斥量时死锁的问题。但尽量不要使用递归锁,因为:
(1)需要用到递归锁定的多线程往往本身是可以简化的
(2)递归锁比起非递归锁,效率会低一些
(3)递归锁虽然允许同一线程多次获得同一个互斥量,可重复获得的最大次数并未具体说明,一旦超过次数,再对lock进行调用就会抛出std::system错误。
std::timed_mutex
std::timed_mutex是超时的独占锁,主要用于在获取锁时增加超时等待功能,在超时时间之内如果获得锁,则继续,否则,返回超时,并不再阻塞。
std::time_mutex 使用 try_for_lock(timexx)来尝试获取锁,在超过timexx时间仍未获得锁,则返回超时。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 |
|
lock_guard
lock_guard利用RAII机制,防止忘记unlock或者发生异常时无法unlock造成程序死锁。
1 2 3 4 5 |
|
3. 条件变量
条件变量能阻塞一个或多个线程,直到收到另外一个线程发出的通知或者超时,才会唤醒当前阻塞的线程。条件变量需要和互斥量配合起来使用一。c++11提供了两种条件变量: condition_variable, 配合std::unique_lock<std::mutex>进行wait操作
condition_variable_any,和任意带有lock,unlock语义的mutex搭配使用,比较灵活,
但效率比condition_varaible略低
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 |
|
4. 原子变量
c++11提供了一个原子类型 std::atomic< T>,可以使用任意类型作为模板参数,c++11内置了整型的原子变量,可以更方便的使用原子变量,使用原子变量就不需要使用互斥量来保护该变量了。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
|
5. call_once/once_flag使用
为了保证在多线程环境中某个函数仅被调用一次,或者某个变量仅仅被初始化一次,可以使用 std::call_once来保证函数在多线程环境中只被调用一次。使用std::call_once时,需要一个once_flag作为call_once的入参。
1 2 3 4 |
|
6. 异步操作
c++11中提供了异步操作相关的类,主要有 std::future, std::promise, std::package_task. std::future 作为异步结果的传输通道,很方便的获取线程函数的返回值; std::promise用来包装一个值,将数据和future绑定起来,方便线程赋值;std::package_task用来包装一个可调用对象,将函数和future帮顶起来,以便异步调用。
std::future 获取线程函数返回值
c++ thread库提供了future用来访问异步操作的结果,future提供了获取异步操作结果的通道,可以以同步等待的方式来获取结果,可以通过查询future的状态(future_status)来获取异步操作的结果。
future_status == Deferred 异步操作还没开始
future_status == Ready 异步操作已经完成
future_status == Timeout 异步操作超时
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
|
获得future结果的三种方式: get, wait, wait_for, 其中get等待异步操作的结果并返回结果;wait只是等待异步操作完成,没有返回值;wait_for是超时等待返回的结果。
std::promise 协助线程赋值的类
std::promise 将数据和future绑定起来,为获取线程函数中的某个值提供便利,在线程函数中为外面传进来的promise赋值,在线程函数执行完成之后就可以通过promise的future获取该值。
1 2 3 4 5 6 7 |
|
std::packaged_task 可调用对象的包装类
std::packaged_task可以将函数等可调用对象和future绑定起来,以便异步调用。
1 2 3 4 |
|
std::promise, std::packaged_task, std::future三者之间的关系
std::future提供了一个访问异步操作结果的机制,它和线程是一个级别的,属于低层次的对象。std::future之上的高一层为 std::packaged_task和std::promise, 他们内部都有future以便访问异步操作的结果,std::packaged_task包装的是一个异步操作,而std::promise包装的是一个值,都是为了方便异步操作。
future被promise和packaged_task用来作为异步操作或异步结果的连接通道,用std::future和std::shared_future来获取异步调用的结果。future不可拷贝,只能移动,shared_future可以拷贝,当需要将future放到容器中则需要用shared_future。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 |
|
std::async 线程异步操作函数
std::async比std::promise, std::packaged_task, std::thread更高一层,可以用来直接创建异步的task, 异步任务返回的结果也保存在future中,当需要获取异步任务的结果时,只需要调用future.get() 方法即可,如果不关注异步任务的结果,只是简单的等待任务完成的话,则调用 future.wait()方法。
std::async(std::launch::async | std::launch::deferred, f, args....)
,第一个参数是线程创建的策略,默认策略为 std::launch::async。
std::launch::async 在调用 async时就开始创建线程
std::launch::deferred 延迟加载方式创建线程。调用 async时不创建线程,直到调用了future的get或者wait方法时才创建线程。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 |
|