c++11 多线程 条件变量(condition_variable)

前言

在C++11中，对于多线程的同步问题，我们可以使用条件变量condition_variable；当条件不满足时，相关线程被一直阻塞，直到某种条件出现，该线程才会被唤醒。condition_variable类的成员函数如下：

一、条件变量condition_variable

条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，主要包括：

1. 一个线程因等待“条件变量的条件成立”而挂起；
2. 其他线程使“条件成立”，给出信号，从而唤醒被等待的线程。

1、应用场景

当需要死循环判断某个条件成立与否时【true or false】，如果多开一个线程死循环来判断，这样非常消耗CPU。使用条件变量，可以让当前线程wait，释放CPU，如果条件改变时，我们再notify退出线程，再次进行判断，这样就省去了CPU轮询空耗资源。

2、具体动作

即使共享变量是原子性的，它也必须在mutex的保护下被修改，这是为了能够将改动正确发布到正在等待的线程。

任意要等待std::condition_variable的线程必须：

1. 获取std::unique_lock<std::mutex>，这个mutex正是用来保护共享变量（即“条件”）的
2. 执行wait, wait_for或者wait_until. 这些等待动作原子性地释放mutex，并使得线程的执行暂停
3. 当获得条件变量的通知，或者超时，或者一个虚假的唤醒，那么线程就会被唤醒，并且获得mutex. 然后线程应该检查条件是否成立，如果是虚假唤醒，就继续等待。

【注： 所谓虚假唤醒，就是因为某种未知的罕见的原因，线程被从等待状态唤醒了，但其实共享变量（即条件）并未变为true。因此此时应继续等待】

二、具体函数说明

1、wait

1、wait(unique_lock <mutex>＆lck)
当前线程的执行会被阻塞，直到收到 notify 为止。
2、wait(unique_lock <mutex>＆lck，Predicate pred) 重载版本
当前线程仅在pred=false时阻塞；如果pred=true时，不阻塞

wait() 可依次拆分为三个操作：释放互斥锁、等待在条件变量上，暂停线程、再次获取互斥锁

2、notify_one：

notify_one()：没有参数、没有返回值。

解除阻塞当前正在等待此条件的线程之一。如果没有线程在等待，则还函数不执行任何操作。如果超过一个，则选择任意一个等待线程唤醒。

3、wait_for

1. cv_status wait_for (unique_lock<mutex>& lck, const chrono::duration<Rep,Period>& rel_time)
2. bool wait_for (unique_lock<mutex>& lck, const chrono::duration<Rep,Period>& rel_time, Predicate pred) 重载版本

与 wait() 类似，不过 wait_for 可以指定一个时间段，在当前线程收到通知或者指定的时间 rel_time 超时之前，该线程都会处于阻塞状态。而一旦超时或者收到了其他线程的通知，wait_for 返回，剩下的处理步骤和 wait() 类似。

4、wait_until

与 wait_for 类似，但是 wait_until 可以指定一个时间点，在当前线程收到通知或者指定的时间点 abs_time 之前，该线程都会处于阻塞状态。而一旦超时或者收到了其他线程的通知，wait_until 返回，剩下的处理步骤和 wait_until() 类似

三、消费者和生产者模型

std::deque<int> q;
std::mutex mu;
std::condition_variable cond;

void function_1() //生产者
{
   
    in