1 首先看下STL中的queue的接口:
- template <class T, class Container = std::deque<T> >
- class queue {
- public:
- explicit queue(const Container&);
- explicit queue(Container&& = Container());
- template <class Alloc> explicit queue(const Alloc&);
- template <class Alloc> queue(const Container&, const Alloc&);
- template <class Alloc> queue(Container&&, const Alloc&);
- template <class Alloc> queue(queue&&, const Alloc&);
- void swap(queue& q);
- bool empty() const;
- size_type size() const;
- T& front();
- const T& front() const;
- T& back();
- const T& back() const;
- void push(const T& x);
- void push(T&& x);
- void pop();
- template <class... Args> void emplace(Args&&... args);
- };
STL中的queue是非线程安全的,一个组合操作:front(); pop()先读取队首元素然后删除队首元素,若是有多个线程执行这个组合操作的话,可能会发生执行序列交替执行,导致一些意想不到的行为。因此需要重新设计线程安全的queue的接口。
2 简化的线程安全的queue接口
- #include <memory>
- template<typename T>
- class threadsafe_queue
- {
- public:
- threadsafe_queue();
- threadsafe_queue(const threadsafe_queue&);
- threadsafe_queue& operator=(const threadsafe_queue&) = delete;//禁止赋值操作是为了简化
- void push(T new_value);
- bool try_pop(T& value);//尝试删除队首元素,若删除成功则通过value返回队首元素,并返回true;若队为空,则返回false
- std::shared_ptr<T> try_pop();//若队非空shared_ptr返回并删除的队首元素;若队空,则返回的shared_ptr为NULL
- void wait_and_pop(T& value);//若队非空,通过value返回队首元素并删除,函数返回true;若队为空,则通过condition_variable等待有元素入队后再获取闭并删除队首元素
- std::shared_ptr<T> wait_and_pop();//和前面一样,只不过通过shared_ptr返回队首元素
- bool empty() const;
- };
3 实现threadsafe_queue
- #include <queue>
- #include <memory>
- #include <mutex>
- #include <condition_variable>
- template<typename T>
- class threadsafe_queue
- {
- private:
- mutable std::mutex mut;
- std::queue<T> data_queue;
- std::condition_variable data_cond;
- public:
- threadsafe_queue(){}
- threadsafe_queue(threadsafe_queue const& other)
- {
- std::lock_guard<std::mutex> lk(other.mut);
- data_queue=other.data_queue;
- }
- void push(T new_value)//入队操作
- {
- std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
- data_queue.push(new_value);
- data_cond.notify_one();
- }
- void wait_and_pop(T& value)//直到有元素可以删除为止
- {
- std::unique_lock<std::mutex> lk(mut);
- data_cond.wait(lk,[this]{return !data_queue.empty();});
- value=data_queue.front();
- data_queue.pop();
- }
- std::shared_ptr<T> wait_and_pop()
- {
- std::unique_lock<std::mutex> lk(mut);
- data_cond.wait(lk,[this]{return !data_queue.empty();});
- std::shared_ptr<T> res(std::make_shared<T>(data_queue.front()));
- data_queue.pop();
- return res;
- }
- bool try_pop(T& value)//不管有没有队首元素直接返回
- {
- std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
- if(data_queue.empty())
- return false;
- value=data_queue.front();
- data_queue.pop();
- return true;
- }
- std::shared_ptr<T> try_pop()
- {
- std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
- if(data_queue.empty())
- return std::shared_ptr<T>();
- std::shared_ptr<T> res(std::make_shared<T>(data_queue.front()));
- data_queue.pop();
- return res;
- }
- bool empty() const
- {
- std::lock_guard<std::mutex> lk(mut);
- return data_queue.empty();
- }
- };