传递多线程数据的最佳设计实践？

Question

我正在尝试创建一个干净高效的设计，用于将事件传递给后台线程进行评估，然后 return 将选定的结果传递给游戏线程。

这是我的初步设计

//Occurrence object passed from director on game thread to background thread OccurrenceQueue

    //Execute BackgroundThread::EvaluateQueues()

        //If OccurrenceQueue.Dequeue()

            //Score Occurrence, then return via Occurrence.GetOwner()->PurposeSelected(Occurrence)

            //EvaluateQueues()

这导致了从一个事件中选择一系列目的的干净循环。所以现在我想把它移到后台线程。这是我到目前为止学到的东西：

线程安全（在UE中）绝对不需要修改UObject 来自其他线程的数据（根据我的阅读，这是由于他们的习惯 GC)
- 您可以锁定对象 and/or 设计以便对象在背景中
  线程未被游戏线程触及，但仍有
  的风险由于生命周期未被背景延长而导致的意外行为线程和同步问题
您不能简单地在游戏线程现有对象上执行函数将调用堆栈移回游戏线程
- 从一个调用 Occurrence.GetOwner()->PurposeSelected(Occurrence) 后台线程留在后台线程
  - 这是我想更好地理解的主要主题
- 这也适用于 UE 中的代表
UE中的TQueues可以跨线程安全使用

根据我上面的了解，我目前的设计在逻辑上似乎是不可能的。

到目前为止，这些是我的替代方案：

使用两个队列
- 一个在后台线程上出列和评分
- 另一个通过 tick
  将游戏线程上的结果出列
使用游戏线程中存在的委托，通过 tick
调用 OccurrenceEvaluated.Broadcast()
- 对结果进行评分后，将 Occurrence.GetOwner()->PurposeSelected(Occurrence) 绑定到 OccurrenceEvaluated
我已经看到 c++ 使用称为 Future() 的东西（或类似的东西）来执行 ASync 任务，而且 UE 似乎与 TFuture<> && TFuture.IsReady( )，但我还没有深入研究它以及它如何 returns 数据
- 与 FAsyncTask 相同

我犹豫要不要实施任何利用 tick 来检查数据是否 updated/returned 来自后台线程的设计。

任何人都可以建议相关的设计实践，或者阐明 return 从后台线程执行到主线程的性质（我很难找到 research/info 的正确问题关于这个)?

Answer 1

早上好，

线程可以帮助您完成工作 faster/more 响应迅速但有很多陷阱。在这种情况下的简短回答我使用这些结构

#include <future>
#include <thread>
#include <vector> 

int main()
{
     // make data shared
     auto data = std::make_shared<std::vector<int>>();
     data -> push_back(42);

     // future will be a future<int> deduced from return from vector
     // async will run lambda in other thread
     // capture data by value! It copies the shared_ptr and will
     // increase its reference count.
     auto future = std::async(std::launch::async, [data]
     {
        auto value = data[0];
        return value;
        // shared_ptr data goes out of scope and reference count to data is decreased
     });

     // synchronize with thread and get "calculated" value
     auto my_value = future.get();
    // now data on the main thread goes out of scope reference count is decreased. Only when both the thread are done AND this function exits then data is deleted.
    return 0;
}

大多数对象都会占用内存，并且在分配期间内存不会在 1 个时钟周期内更新。您可以使用 sdt::mutex 和 std::scoped_lock 来保护内存。尝试寻找那些。
你经常需要在线程之间同步information/processing，看看std::condition_variable（但是他们有坑https://www.modernescpp.com/index.php/c-core-guidelines-be-aware-of-the-traps-of-condition-variables）
C++ 对类、std::thread 和 std::async/std::future 有很好的支持。我个人喜欢 std::future 的解决方案，因为你可以 return 值和异常 (!) 当您调用 future.get()
了解 lambda 和捕获，它们对于与 std::thread/std::async
对象的生命周期！在线程之间共享对象时，您必须确保一个线程不会删除其他线程正在使用的对象。使用线程时不要使用原始指针 and/or new/delete。我个人经常在线程之间共享信息时使用 std::make_shared/std::shared_ptr 到 data/objects。
另一个棘手的事情是，有时您无法确定另一个线程中的工作在创建后是否已经开始。例如。当 std::async returns 一个线程被创建但它不能保证真正开始（操作系统调度等...）。如果您想真正确定它已经启动，那么在异步调用 returns 之后，您将不得不等待您在线程函数开始时设置的 condition_variable。

我希望这些评论可以帮助您入门。

Answer 2

我找到了一个完美的解决方案。由于这些事件对时间不是特别敏感，我只是使用 Unreal Engine 的 AsyncTask() 从我的后台线程在游戏线程上安排一个异步任务。正如@Pepjin Kramer 指出的那样，与 std::async.

相同

这么简单，基本就是一记耳光

传递多线程数据的最佳设计实践？

Best Design Practices for Passing Around Multithread Data?

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