c++11 生产者/消费者
下面是一个生产者消费者问题，来介绍condition_variable的用法。当线程间的共享数据发生变化的时候，可以通过condition_variable来通知其他的线程。消费者wait 直到生产者通知其状态发生改变，Condition_variable是使用方法如下：
·当持有锁之后，线程调用wait
·wait解开持有的互斥锁(mutex)，阻塞本线程，并将自己加入到唤醒队列中
·当收到通知（notification），该线程从阻塞中恢复，并加入互斥锁队列（mutex queue）
线程被唤醒之后继续持有锁运行。
Condition variable有两种类型：condition_variable 和 condition_variable_any，前一种效率更高，但是使用不够灵活，只支持std::unique_lock<std::mutex>类型的互斥锁；后一种比较灵活，支持所有类型的锁，但是效率稍微低一些。
有一点需要注意的是使用condition variable进行通信的线程，condition variable 需要使用相同的互斥信号量（mutex）。
下面来看例子：（当按下回车键之后停止）
#include <thread>
#include <iostream>
#include <mutex>
#include <queue>
#include <condition_variable>
#include <atomic>
using namespace std;
int main()
{
mutex lockBuffer; //申明互斥信号量
volatile bool ArretDemande = false; //使生产、消费过程的结束
queue<long> buffer;
condition_variable_any cndNotifierConsommateurs;//condition variable
condition_variable_any cndNotifierProducteur;
thread ThreadProducteur([&]()//生产者线程
{
std::atomic<long> interlock;//对interlock的操作将是原子的
interlock=1;
while(true)
{
std::this_thread::sleep_for (chrono::milliseconds (15));
long element=interlock.fetch_add (1);//【1】
lockBuffer.lock ();
while(buffer.size()==10 && ArretDemande ==false)
{
cndNotifierProducteur.wait (lockBuffer);//【2】
}
if (ArretDemande==true)
{
lockBuffer.unlock ();
cndNotifierConsommateurs.notify_one ();//【3】
break;
}
buffer.push(element);
cout << "Production unlement :" << element << " size :" << buffer.size() << endl;
lockBuffer.unlock ();
cndNotifierConsommateurs.notify_one ();
}
} );
thread ThreadConsommateur([&]()
{
while(true)
{
lockBuffer.lock ();
while(buffer.empty () && ArretDemande==false)
{
cndNotifierConsommateurs.wait(lockBuffer);
}
if (ArretDemande==true && buffer.empty ())
{
lockBuffer.unlock();
cndNotifierProducteur.notify_one ();
break;
}
long element=buffer.front();
buffer.pop ();
cout << "Consommation element :" << element << " size :" << buffer.size() << endl;
lockBuffer.unlock ();
cndNotifierProducteur.notify_one ();
}
} );
std::cout << "Pour arreter pressez [ENTREZ]" << std::endl;
getchar();
std::cout << "Arret demande" << endl
ArretDemande=true;
ThreadProducteur.join();
ThreadConsommateur.join();
cout<<"Main Thread"<<endl;
return 0;
}
运行结果：
对程序进行一下说明，程序中有三个线程，主线程、生产者线程、消费者线程，三个线程之间乱序执行，通过一些全局变量来控制他们的执行顺序。主线程的作用是控制生产消费过程是否结束，当程序运行之后，主线程通过getchar()接收一个输入，接收到输入后会将ArretDemande设置为true，另外两个线程会终止。生产者线程将生产出来的数据放在一个queue类型的buffer中，并解锁，通知消费之线程，buffer中最多“能”存10个数据，如果buffer中已经有10个数据还没有被取走，则会通知消费者线程“消费”，如果ArretDmande被置位，则打开锁，并通知消费之线程。消费者线程主要是将buffer中的数据取出来，当buffer为空的时候阻塞自己，并通知生产者线程，当ArretDemande被置位，且已经消费完产品则解锁，并通知生产者线程。需要注意的是需要通信的生产者和消费者这两个线程通过condition variable来实现通信，必须操作同一个mutex，这里是lockbuffer，并且每次Notify都会打开当前锁。
程序中对interlock进行的操作是原子的，interlock.fet_add(N),效果是将interlock加N，然后返回interlock在加N之前的值，atomic类型是通过一定的内存顺序规则来实现这个过程的。
虽然conditon_variable 只能支持std::unique_lock<std::mutex>类型的互斥锁,但是在大部分情况下已经够用，而且使用std::unique_lock<std::mutex>会比较简单，因为std::unique_lock<std::mutex>在声明的时候就会初始化，在生命周期结束之后就会自动解锁，因此我们不用太花精力来考虑什么时候解锁。我们来看看下面这段程序：
#include <condition_variable>
#include <mutex>
#include <thread>
#include <iostream>
#include <queue>
#include <chrono>
int main()
{
std::queue<int> produced_nums;
std::mutex m;;
std::condition_variable cond_var;
bool done = false;
bool notified = false;
std::thread producer([&]() {
for ( int i = 0; i < 5; ++i) {
std::this_thread::sleep_for(std::chrono:: seconds(1));
std:: unique_lock<std::mutex > lock(m); //May lock mutex after construction, unlock before destruction.
std::cout << "producing " << i << '\n' ;
produced_nums.push(i);
notified = true;
cond_var.notify_one();
}
done = true;
cond_var.notify_one();
});
//cond_var.notify_one();
std::thread consumer([&]() {
while (!done) {
std:: unique_lock<std::mutex > lock(m);
while (!notified) { // loop to avoid spurious wakeups
cond_var.wait(lock);
}
while (!produced_nums.empty()) {
std::cout << "consuming " << produced_nums.front() << '\n';
produced_nums.pop();
}
notified = false;
}
});
producer.join();
consumer.join();
return 0;
}
运行结果：
C:\Windows\system32\cmd.exe /c producer_consumer.exe
producing 0
consuming 0
producing 1
consuming 1
producing 2
consuming 2
producing 3
consuming 3
producing 4
consuming 4
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