boost库中mutex、condition_variable与mutex::scoped_lock联合使用实现线程之间的通信

本文介绍了线程池中线程间通信的方法,包括信号量、互斥锁、条件变量等,并提供了一个使用Boost库实现的Condition类示例,有助于理解线程间的同步控制。

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最近在公司负责一个线程池的模块,里面用到了boost库中的mutex、condition_variable与mutex::scoped_lock,在此总结下线程池在使用时的方式和要点,这里记录了线程之间的通信方式,希望对学习线程之间(同一个进程)通信的同志们有所帮助。

线程之间(在同一个进程)的通信方式:信号量;mutex,条件变量和读写锁。

class Condition {

public:

Condition() : count(0) { }

virtual ~Condition() { }


void Increase() {

boost::mutex::scoped_lock lock(mutex);

++ count;

}


void Decrease() {

boost::mutex::scoped_lock lock(mutex);

-- count;

cond.notify_all(); //通知所有的线程

}


void Wait() {

boost::mutex::scoped_lock lock(mutex);


while (count > 0) {

cond.wait(lock);

}

}


private:

boost::condition_variable cond;  //条件变量

boost::mutex              mutex;

int32_t    count;

};

如果没有boost库,可以使用std::mutex, std::condition_variable代替,本人建议使用std标准库中的。

### 如何使用 `std::condition_variable` 和 `std::unique_lock<std::mutex>` 实现线程同步 以下是基于 `std::condition_variable` 和 `std::unique_lock<std::mutex>` 的线程同步示例代码: ```cpp #include <iostream> #include <thread> #include <mutex> #include <condition_variable> // 定义互斥锁和条件变量 std::mutex mtx; std::condition_variable cond_var; bool data_ready = false; // 数据准备状态标志 void worker_thread(int id) { std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 使用 unique_lock 加锁 while (!data_ready) { // 循环等待数据准备好 cond_var.wait(lock); // 等待条件变量的通知 } std::cout << "Thread " << id << ": Data processed\n"; // 执行任务 } void producer() { std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 模拟生产时间延迟 { std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 使用 lock_guard 自动加解锁 data_ready = true; // 修改共享资源的状态 } cond_var.notify_all(); // 通知所有等待的线程 } int main() { std::vector<std::thread> threads; // 启动多个工作线程 for (int i = 0; i < 5; ++i) { threads.emplace_back(worker_thread, i); } // 生产者线程设置数据就绪状态并通知其他线程 std::thread prod(producer); // 等待所有线程完成 for (auto& th : threads) { th.join(); } prod.join(); return 0; } ``` #### 解析 - **互斥锁 (`std::mutex`) 和独占锁 (`std::unique_lock<std::mutex>`)** - `std::mutex` 提供基本的互斥功能,用于保护共享资源[^1]。 - `std::unique_lock<std::mutex>` 是一种更灵活的锁管理器,支持超时锁定、递归锁定等功能,并且可以直接 `std::condition_variable` 配合使用[^2]。 - **条件变量 (`std::condition_variable`)** - 条件变量允许线程在某个特定条件下进入休眠状态,直到另一个线程发出通知为止[^3]。 - 在本例中,消费者线程会调用 `cond_var.wait(lock)` 方法释放锁并进入睡眠状态,直到生产者线程通过 `notify_all()` 唤醒它们[^4]。 - **线程间的通信逻辑** - 工作线程(消费者)会在循环中检查全局变量 `data_ready` 是否为真。如果未满足条件,则继续等待条件变量的通知。 - 当生产者线程修改了共享资源并将 `data_ready` 设为真后,它会调用 `notify_all()` 或 `notify_one()` 唤醒等待中的线程[^5]。 --- ###
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