c++ 阻塞队列的实现

#include <memory>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <queue>
#include <chrono>

namespace WPAYRTL
{
template<class T>
class BlockingQueue
{
public:
	BlockingQueue() {}
	~BlockingQueue() {}

	void offer(std::shared_ptr<T> &e)
	{
		{
			std::unique_lock<std::mutex> lockGard(_myMutex);
			_queue.push(e);
		}
		_myVariable.notify_all();
	}

	std::shared_ptr<T> take()
	{
		std::unique_lock<std::mutex> lockGard(_myMutex);
		_myVariable.wait(lockGard, [&] {return _queue.size() > 0;});
		std::shared_ptr<T> e = _queue.front();
		_queue.pop();
		return e;
	}

	std::shared_ptr<T>take(std::chrono::milliseconds& time)
	{
		std::unique_lock<std::mutex> lockGard(_myMutex);
		bool result = _myVariable.wait_for(lockGard, time, [&] {return _queue.size() > 0;});
		if (!result)
		{
			return nullptr;
		}
		std::shared_ptr<T> e = _queue.front();
		_queue.pop();
		return e;
	}

private:
	std::queue<std::shared_ptr<T>> _queue;
	std::mutex _myMutex;
	std::condition_variable _myVariable;
};

}


### C++ 实现线程安全的阻塞队列 为了实现一个线程安全的阻塞队列,可以通过 `std::mutex` 和 `std::condition_variable` 来控制访问权限并处理等待条件。下面是一个基于 STL 的 `std::queue` 容器来构建线程安全阻塞队列的例子。 #### 阻塞队列的核心功能 - **Push 操作**:向队列中添加元素时,如果队列已满,则调用方会阻塞直到有空间可用。 - **Pop 操作**:从队列中移除元素时,如果队列为空,则调用方会阻塞直到有新元素加入。 以下是完整的代码示例: ```cpp #include <iostream> #include <queue> #include <thread> #include <mutex> #include <condition_variable> class BlockingQueue { public: explicit BlockingQueue(size_t capacity) : _capacity(capacity) {} void push(int value) { std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex); _cond_var.wait(lock, [this]() { return _queue.size() < _capacity; }); _queue.push(value); lock.unlock(); _cond_var.notify_one(); // 唤醒可能正在等待 pop 的线程 } int pop() { std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex); _cond_var.wait(lock, [this]() { return !_queue.empty(); }); int value = _queue.front(); _queue.pop(); lock.unlock(); _cond_var.notify_one(); // 唤醒可能正在等待 push 的线程 return value; } private: size_t _capacity; std::queue<int> _queue; mutable std::mutex _mutex; std::condition_variable _cond_var; }; int main() { const size_t queue_capacity = 3; BlockingQueue bq(queue_capacity); std::thread producer([&bq]() { for (int i = 0; i < 10; ++i) { bq.push(i); std::cout << "Produced: " << i << std::endl; std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); } }); std::thread consumer([&bq]() { for (int i = 0; i < 10; ++i) { int value = bq.pop(); std::cout << "Consumed: " << value << std::endl; std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(150)); } }); producer.join(); consumer.join(); return 0; } ``` 上述代码实现了如下特性: - 使用互斥锁 `_mutex` 控制对共享资源 `_queue` 的并发访问[^2]。 - 利用条件变量 `_cond_var` 处理生产者和消费者之间的同步逻辑。 - 生产者的 `push()` 方法会在队列达到容量上限时自动阻塞,而消费者的 `pop()` 方法则在队列为空时进入等待状态。 #### 关键点说明 - 当前实现中的队列具有固定大小 `_capacity`,这使得它能够防止无限增长的情况发生。 - 如果需要支持无界队列,可以省略对 `_queue.size()` 的检查,并允许任意数量的数据被压入队列中。 ---
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