• 微信公众号:美女很有趣。 工作之余,放松一下,关注即送10G+美女照片!

std::thread线程库详解(3)

开发技术 开发技术 1个月前 (01-25) 17次浏览

目录

  • 目录
  • 前言
  • lock_guard
  • scoped_lock (C++17)
  • unique_lock
  • shared_lock
  • 总结
  • ref

前言

前两篇的博文分别介绍了标准库里面的线程和锁,这一次的博文将会介绍锁的管理。

锁在多线程编程中非常常用,但是一旦使用不谨慎就会导致很多问题,最常见的就是死锁问题。

loc++k_guard

std::lock_guard是最常见的管理锁的类,它会在初始化的时候自动加锁,销毁的时候自动解锁,需要锁的对象满足BasicLockable,即存在lockunlock方法。测试代码:

void thread_func(int thread_id) {
  {
    std::lock_guard<std::mutex> guard(global_mutex);
    std::cout << "Test 1:" << thread_id << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(1s);
    std::cout << "Test 2:" << thread_id << std::endl;
  }
  std::this_thread::sleep_for(0.5s);
  std::cout << "Test 3:" << thread_id << std::endl;
}

std::lock_guard在线程一开始的代码块就进行了初始化,global_mutex加锁,所以Test 1和Test 2会一起输出,而之后代码块结束,std::lock_guard作为区域变量,也在此时析构释放锁。其输出为

std::thread线程库详解(3)

除此之外,std::lock_guard还允许输入第二个参数std::adopt_lock_t,这个参数表明该线程已经获取了该锁,所以在创建对象的时候不需要再获取锁。

std::lock_guard<std::mutex> lk(mutex1, std::adopt_lock);

sc++oped_lock (C++17)

这个类和std::lock_guard类似,不过其可以同时管理多把锁,可以同时给多把锁加锁。这个方法可以很好的解决哲学家就餐问题(^1)

void thread_func(int thread_id, std::mutex &mutex1, std::mutex &mutex2) {
  std::scoped_lock lock(mutex1, mutex2);
  std::cout << "Thread " << thread_id << " is eating." << std::endl;
  std::this_thread::sleep_for(1s);
  std::cout << "Thread " << thread_id << " over." << std::endl;
}

std::vector<std::shared_ptr<std::thread>> philosopher;
std::vector<std::mutex> tableware_mutex(5);
for (int loop_i = 0; loop_i < 5; ++loop_i) {
  philosopher.push_back(
    std::make_shared<std::thread>(thread_func, loop_i, std::ref(tableware_mutex[loop_i]), std::ref(tableware_mutex[(loop_i + 1) % 5]))
  );
}

for (int loop_i = 0; loop_i < 5; ++loop_i) {
  philosopher.at(loop_i)->join();
}

这里我们初始化了五个哲学家(线程)和五个餐具(锁),每个哲学家需要两个相邻的餐具来进食。其结果很简单:

std::thread线程库详解(3)

可以看到,这帮哲学家们很有序的进食,没有产生冲突。而如果我们把对应的std::scoped_lock lock(mutex1, mutex2);,改为两个std::lock_guard,肉眼可见的会出现恶心的死锁问题。

std::lock_guard类似的,它也有一个参数std::adopt_lock_t,表明线程已经获取到锁,构造时不需要获取锁,不过这个参数位于第一个。

std::scoped_lock lk(std::adopt_lock, mutex1, mutex2);

unique_loc++k

std::unique_lock相比较与std::lock_guard更为自由,除了std::adopt_lock_t参数外,其还支持try_to_lock_tdefer_lock_t,其中try_to_lock_t为非阻塞型加锁,defer_lock_t不在初始化的时候加锁。

std::unique_lock<std::mutex> lk(mutex, std::adopt_lock);
std::unique_lock<std::mutex> lk(mutex, std::try_to_lock);
std::unique_lock<std::mutex> lk(mutex, std::defer_lock);

std::unique_lock支持超时加锁:

std::unique_lock<std::timed_mutex> lk(mutex, 1s);

std::unique_lock支持移动语义,所以可以作为返回值

std::unique_lock<std::mutex> get_lock() {
  std::unique_lock<std::mutex> lk(mutex);
  return lk;
}

void thread_func(int thread_id) {
  std::unique_lock<std::mutex> lk = get_lock();
  std::cout << "Test 1: " << thread_id << std::endl;
  std::this_thread::sleep_for(1s);
  std::cout << "Test 2: " << thread_id << std::endl;
}

由于其允许在未加锁构造,所以它也提供了相应的locktry_lockunlock等方法。

shared_loc++k

std::unique_lock类似,不过这个是锁定读写锁的读部分。

总结

本文总结了标准库中所有的锁管理的类,合理使用可以使代码更优美。这是标准库线程第三篇博文了,第四篇将会介绍线程里面的条件变量。

ref

[1] https://zh.wikipedia.org/wiki/哲学家就餐问题

博客原文:https://www.cnblogs.com/ink19/p/std_thread-3.html


程序员灯塔
转载请注明原文链接:std::thread线程库详解(3)
喜欢 (0)