条件变量中错误信号的触发频率是多少？

Question

我不明白为什么 std::condition_variable 比这段代码有更多的标准保证：

class condition_variable {
public:
  void notify_one() {}
  void notify_all() {}
  void wait(unique_lock<mutex> &lock) {
    lock.unlock();
    this_thread::sleep_for(15ms);
    lock.lock();
  }
  void wait(unique_lock<mutex> &lock,
            const function<bool()> &pred) {
    while (!pred()) wait(lock);
  }
};

Answer 1

std::condition_variable::wait() 的最简单实现只对应于 busy waiting:

template<typename Predicate>
void wait(std::unique_lock<std::mutex>& lck, Predicate pred) {
   while (!pred()) {
      lck.unlock();
      lck.lock();
   }
}

因此，可能会发生 虚假唤醒。

您的实现使线程在释放和获取互斥锁之间进入休眠状态：

void wait(unique_lock<mutex> &lock) {
   lock.unlock();
   this_thread::sleep_for(15ms); // <--
   lock.lock();
}

不过，找到合适的睡眠时间可能很困难。它越低，越像忙等待，因此浪费的 CPU 个周期越多。它越高，浪费的 CPU 周期越少，但响应能力越差。

在您的实现中发生虚假唤醒的频率取决于休眠期的选择。

Answer 2

条件变量旨在使用a semaphore，它允许在不使用CPU 循环的情况下等待。您的实现反复锁定和解锁互斥锁，如果没有睡眠，它将消耗 100% 的 CPU.

有了sleep，唤醒时有一个固定的延迟，这与信号量相比也是一个劣势。操作系统知道谁在等待每个条件变量，因此唤醒效率很高。

在Windows上，std::condition_variable会使用SleepConditionVariableCS等待，一般利用操作系统条件变量API。

条件变量中错误信号的触发频率是多少？

How often false signals are triggered in a condition variable?

c++

multithreading

condition-variable