八、条件变量

条件变量condition_variable

　　类成员函数有：wait、notify_one、notify_all

　　条件变量的优点：比如我们要达到一个条件，就加锁执行后续代码，但如果要一直检测，就需要一直加锁，那就会浪费锁资源，即使用双重锁，还是要不断地做判断。而用了条件变量，只需要一次判断，如果不满足条件，那就阻塞在那就行。

std::mutex mymutex1;
std::unique_lock<std::mutex> sbguard1(mymutex1);
std::condition_variable condition;
condition.wait(sbguard1, [this] {if (!msgRecvQueue.empty())
                                    return true;
                                return false;
                                });
 
condition.wait(sbguard1);

wait()用来等一个东西：

• 如果第二个参数的lambda表达式返回值时false，那么wait()将解锁互斥量，并阻塞本行。
  • 阻塞到某个线程调用notify_one函数为止。
  • 如果没有第二个参数，就默认第二个参数是false。
  • 当其他线程用notify_one将本线程wait() 唤醒后:
    • wait将不断尝试获取互斥量锁，如果获取不到就卡在wait() 这里等待获取
• 如果第二个参数lambda表达值返回值是true，那么wait()将直接返回并继续执行。

#include <thread>
#include <iostream>
#include <list>
#include <mutex>
using namespace std;
 
class A {
public:
    void inMsgRecvQueue() {
        for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
            cout << "inMsgRecvQueue插入一个元素" << i << endl;
 
            std::unique_lock<std::mutex> sbguard1(mymutex1);
            msgRecvQueue.push_back(i);  
            condition.notify_one(); //尝试把wait()线程唤醒,执行完这行，
                                    //那么outMsgRecvQueue()里的wait就会被唤醒
                                    //只有当另外一个线程正在执行wait()时notify_one()才会起效
        }
    }
 
    bool outMsgProc(int &command) {
        std::unique_lock<std::mutex> sbguard1(mymutex1);
        if (!msgRecvQueue.empty()) {
            command = msgRecvQueue.front();
            msgRecvQueue.pop_front();
            return true;
        }
        return false;
    }
 
    void outMsgRecvQueue() {
        int command = 0;
        while (true) {
            std::unique_lock<std::mutex> sbguard2(mymutex1);
            // wait()用来等一个东西
            // 如果第二个参数的lambda表达式返回值是false，那么wait()将解锁互斥量，并阻塞到本行
            // 阻塞到什么时候为止呢？阻塞到其他某个线程调用notify_one()成员函数为止；当 wait() 被 notify_one() 激活时，会先执行它的 条件判断表达式 是否为 true，如果为true才会继续往下执行
            condition.wait(sbguard2, [this] {
                if (!msgRecvQueue.empty())
                    return true;
                return false;
            });
            command = msgRecvQueue.front();
            msgRecvQueue.pop_front();
            sbguard2.unlock(); //因为unique_lock的灵活性，我们可以随时unlock，以免锁住太长时间
            cout << "outMsgRecvQueue()执行，取出第一个元素" << endl;
        }
    }
 
private:
    std::list<int> msgRecvQueue;
    std::mutex mymutex1;
    std::condition_variable condition;
};
 
int main() {
    A myobja;
    std::thread myoutobj(&A::outMsgRecvQueue, &myobja); 
    std::thread myinobj(&A::inMsgRecvQueue, &myobja);
    myinobj.join();
    myoutobj.join();
}

 以上代码的缺点：

• 当数据全写入队列后，inMsgRecvQueue不会再执行，但outMsgRecvQueue会陷入死循环
• 指令乱序执行：inMsgRecvQueue和outMsgRecvQueue并不是你执行一下，我执行一下，而是调用notify_one后，inMsgRecvQueue再次进入循环去抢锁，同时wait也是去抢锁。因此，wait拿到锁时，每次只处理一个数据，队列里的数据太多，处理不过来。 =》写入线程限流。
• notify_one不一定会唤醒一个线程：比如outMsgRecvQueue并不是卡在wait那里，而是wait下面有个事务需要执行很长时间（比如说一万年），此时就会唤醒失败。。。

notify_one()：通知一个线程的wait()，可以认为是随机唤醒一个。notify_all：通知所有线程的wait()。