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29_SDL多线程与锁机制

一、简介

为什么要用多线程?在音视频领域主要是实现音视频同步。实现了音视频同步,我们的播放器就基本上合格了。
多线程的好处主要是能使程序更加充分利用硬件(主要是CPU)的性能。但是也存在相应的隐患,如果多线程管理不好,会出现协调问题。

这里我们将讲解一下SDL的多线程与锁机制。

引进的机制:线程的互斥与同步

  • 互斥:同一个资源在一定时间内只能由一个方法访问。
  • 同步:一个方法完成后的内容需要同步到其他的方法,在由其他方法操作完成后的内容。
  • 锁与信号量
  • 锁用于完成互斥;信号量用于同步。
  • 锁的种类:读写锁、自旋锁、可重入锁。
SDL线程创建:SDL_CreateThread 
SDL线程等待:SDL_WaitThead
SDL互斥锁:SDL_CreateMutex / SDL_DestroyMutex
SDL锁定互斥:SDL_LockMutex / SDL_UnlockMutex
SDL 条件变量(信号量):SDL_CreateCond / SDL_DestoryCond
SDL 条件变量(信号量)等待 / 通知 :SDL_CondWait / SDL_CondSingal

二、代码实现:

我们通过SDL的锁机制实现生产者和消费者

2.1、声明

//mainwindow.h
Ui::MainWindow *ui;
/** 互斥锁*/
SDL_mutex *_mutex = nullptr;
/** 条件变量:消费者等待,生产者唤醒 */
SDL_cond *_cond = nullptr;
std::list<QString> *_list = nullptr;
int _index = 0;
void consume(QString name);
void produce(QString name);

2.2、创建锁、消费者

//mainwindow.cpp
// 创建互斥锁
_mutex = SDL_CreateMutex();
// 创建条件变量
_cond = SDL_CreateCond();
// 创建链表
_list = new std::list<QString>();
// 创建消费者
consume("消费者1");
consume("消费者2");
consume("消费者3");
consume("消费者4");

2.3、销毁

MainWindow::~MainWindow(){
delete ui;
delete _list;
SDL_DestroyMutex(_mutex);
SDL_DestroyCond(_cond);
}

2.4、实现生产者逻辑

void MainWindow::produce(QString name){
std::thread([this,name](){
SDL_LockMutex(_mutex);
qDebug() << name << "开始生产";
_list->push_back(QString("%1").arg(++_index));
_list->push_back(QString("%1").arg(++_index));
_list->push_back(QString("%1").arg(++_index));
// 唤醒消费者:赶紧开始消费
SDL_CondSignal(_cond);
SDL_UnlockMutex(_mutex);
}).detach();
}

2.5、实现销毁者逻辑

void MainWindow::consume(QString name){
std::thread([this,name](){
SDL_LockMutex(_mutex);
while (true) {
qDebug() << name << "开始消费";
while (!_list->empty()) {
qDebug() << _list->front();
// 删除头部
_list->pop_front();
// 睡眠500ms
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
}
/**
* 1.释放互斥锁
* 2.等待条件_cond
* 3.等到了条件_cond、加锁
*/
SDL_CondWait(_cond,_mutex);
}
SDL_UnlockMutex(_mutex);
}).detach();
}

2.6、创建生产者

void MainWindow::on_produceBtn_clicked(){
// 创建生产者
produce("生产者1");
produce("生产者2");
produce("生产者3");
}

三、分装SDL锁机制

我们可以将SDL的锁机制的api进行二度分装,以便后面的音视频使用

condmutex.h

#ifndef CONDMUTEX_H
#define CONDMUTEX_H
#include <SDL2/SDL.h>
class CondMutex {
public:
CondMutex();
~CondMutex();
void lock();
void unlock();
void signal();
void broadcast();
void wait();
private:
/** 互斥锁 */
SDL_mutex *_mutex = nullptr;
/** 条件变量 */
SDL_cond *_cond = nullptr;
};
#endif // CONDMUTEX_H

condmutex.cpp

#include "condmutex.h"
CondMutex::CondMutex(){
// 创建互斥锁
_mutex = SDL_CreateMutex();
// 创建条件变量
_cond = SDL_CreateCond();
}
CondMutex::~CondMutex(){
SDL_DestroyMutex(_mutex);
SDL_DestroyCond(_cond);
}
void CondMutex::lock(){
SDL_LockMutex(_mutex);
}
void CondMutex::unlock(){
SDL_UnlockMutex(_mutex);
}
void CondMutex::signal(){
SDL_CondSignal(_cond);
}
void CondMutex::broadcast(){
SDL_CondBroadcast(_cond);
}
void CondMutex::wait(){
SDL_CondWait(_cond,_mutex);
}

代码链接1
代码链接2

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