只锁定两个可能的互斥量之一

Question

我有一个模拟汽车车间的多线程 C++ 程序。基本上 car 在这里是一个线程，station 是一个资源。它是这样工作的：汽车进入一个车间，它有一个站点列表（只是整数），它必须访问，才能得到修理。有 3 种类型的电台：

1x2 station - 1 station 可以同时修理 2 辆汽车
1x1 station - 1 station 一次可以修理 1 辆车
2x1 站点 - 完成工作需要 2 个站点

最后两种类型对我来说很容易，因为在 1x1 类型中我只是将互斥锁锁定在 station 上，其他线程必须等待。在 2x1 类型上，我只是在两个站上使用 std::lock 以避免死锁等

问题出在第一种类型上。让我们想象一下，同时修理两辆车意味着一辆车在车站的左手边，另一辆车在车站的右手边（我将不得不用 ncurses 绘制这种情况）。所以我考虑为 1x2 类型实现一个站点，如下所示：

class station1x2 {
public:
    std::mutex r_mutex;
    std::mutex l_mutex;
}

所以我想锁定 r_mutex 或 l_mutex，所以有 4 种可能的情况：

两个都没有锁，我锁哪个
右边一个锁了，我锁左边一个
左一个锁了，我锁右一个
两个都锁了，我等

这里的问题是：在 C++ 中是否有一种机制可以只锁定一个给定的互斥体？（就像我给 r_mutex 和 l_mutex 一些功能，它选择未锁定的功能并为我锁定）。

Answer 1

对于您的情况，我会使用 try_lock 方法。此方法 returns true（并锁定互斥量）如果可以锁定，false 否则（已锁定互斥量）。

if (!r_mutex.try_lock() && !l_mutex.try_lock())
  std::cout << "All mutexes already locked" << std::endl;

Answer 2

互斥体在这里不是正确的同步原语。这可以通过 semaphore（基本上是 0-n 原语，其中互斥锁为 0-1）来完成，但标准库中没有信号量。

不过，这里有一个条件变量，您可以在此处使用它。您将需要：

用于发出信号的条件变量 "there's free space in the station"
一个计数器（或其他方式，例如两个布尔值）表示站点中的空闲 spaces
保护这些的互斥体

进站时，锁上互斥锁，看看有没有空闲space。如果有，占用一个，释放互斥量，并得到修复。如果两者都已满，则等待条件变量（这将释放互斥量）。

修复完成后，锁定互斥锁，将您的 space 标记为空闲，释放互斥锁并通知条件变量（因为现在有空闲的 space）。

在代码中：

class station1x2 {
public:
    std::mutex mutex;
    std::condition_variable cond;
    int freeSpaces;

    void enter() {
      std::unique_lock<std::mutex> l(mutex);
      cond.wait(l, [&]() { return freeSpaces > 0; }
      --freeSpaces;
    }

    void exit() {
      {
        std::unique_lock<std::mutex> l(mutex);
        ++freeSpaces;
      }
      cond.notify_one();
    }
}

只锁定两个可能的互斥量之一

Lock only one of two possible mutexes

c++

multithreading

mutex