请解释条件变量在c++线程中的使用，以及为什么我们需要同时使用`unique_lock`和`mutex`

Question

我指的是这段代码：

这段代码基本上是三个线程 1. 与服务器进行一些握手 2. 从 XML 个文件加载数据。 3. 对从 XML 加载的数据进行处理。正如我们所看到的，任务 1 不依赖于任何其他任务，但任务 3 依赖于任务 2。因此，这意味着任务 1 和任务 2 可以运行由不同的线程并行以提高应用程序的性能.因此，应用程序被构建为多线程。

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

class Application
{
  std::mutex m_mutex;
  std::condition_variable m_condVar;
  bool m_bDataLoaded;
public:
  Application()
  {
    m_bDataLoaded = false;
  }
  void loadData()
  {
   // Make This Thread sleep for 1 Second
   std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1000));
   std::cout<<"Loading Data from XML"<<std::endl;
   // Lock The Data structure
   std::lock_guard<std::mutex> guard(m_mutex);
   // Set the flag to true, means data is loaded
   m_bDataLoaded = true;
   // Notify the condition variable
   m_condVar.notify_one();
  }
  bool isDataLoaded()
  {
    return m_bDataLoaded;
  }
  void mainTask()
  {
    std::cout<<"Do Some Handshaking"<<std::endl;
    // Acquire the lock
    std::unique_lock<std::mutex> mlock(m_mutex);
    // Start waiting for the Condition Variable to get signaled
    // Wait() will internally release the lock and make the thread to block
    // As soon as condition variable get signaled, resume the thread and
    // again acquire the lock. Then check if condition is met or not
    // If condition is met then continue else again go in wait.
    m_condVar.wait(mlock, std::bind(&Application::isDataLoaded, this));
    std::cout<<"Do Processing On loaded Data"<<std::endl;
  }
};
int main()
{
   Application app;
   std::thread thread_1(&Application::mainTask, &app);
   std::thread thread_2(&Application::loadData, &app);
   thread_2.join();
   thread_1.join();
   return 0;
}

此代码来自 http://thispointer.com/c11-multithreading-part-7-condition-variables-explained/

谢谢

Answer 1

条件变量允许以原子方式释放持有的互斥量并使线程休眠。然后，在收到信号后，以原子方式重新获取互斥量并唤醒。你把运行改成这个，比如在producer/consumer的问题。如果您在持有互斥量的同时进入睡眠状态，您将死锁，但如果您在睡觉前释放它（通过错过唤醒信号），您也可能会死锁。

这不是没有例子就可以用几段话来解释的事情，使用条件变量有几个众所周知的陷阱和注意事项。查看 Andrew D. Birrell 的 "An Introduction to Programming with Threads"。

无论使用何种语言，条件变量总是采用互斥量。调用 wait 时必须保持互斥量。从等待返回后，您应该始终验证所需条件是否仍然为真。这就是为什么您总是看到有条件的等待包含在 while 循环中。 C++11 还为您提供谓词重载，这是 while 循环的语法糖。

互斥体保护共享状态。该条件允许您阻塞直到发出信号。

unique_lock 是一个 RAII（资源获取即初始化）包装器，用于锁定和解锁给定的互斥体。它在概念上与 C# 中的 lock 语句相同。它通过将互斥锁的获取和释放与 unique_lock 实例的生命周期联系起来，简化了异常处理。我不知道 condition_variable 是否有其他原因迫使您使用它，而不是因为这是一种很好的做法。 unique_lock 和 lock_guard 之间的唯一区别是 unique_lock 可以解锁......这就是为什么你必须使用它而不是 lock_guard 和 condition_variable。

Answer 2

迟到post；回答

why do we need to use unique_lock and mutex alongwith this

因为接受的答案没有。

来自this

std::condition_variable works only with std::unique_lockstd::mutex; this restriction allows for maximal efficiency on some platforms.

请解释条件变量在c++线程中的使用，以及为什么我们需要同时使用`unique_lock`和`mutex`

Please explain the use of condition variables in c++ threads, and why do we need to use `unique_lock` and `mutex` alongwith this

c++

multithreading

condition-variable