C++11标准库 条件变量 <condition_variable> 梳理

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  • condition_variable类
    
    
    
    • 类方法
      
    • 生产者消费者模型 -- 阻塞队列
      
      
      
      • 单条件变量版
        
      
      
    
    
  • condition_variable_any模板类
    
    
    
    • 区别
      
    • 优缺点
      
    
    
  
  

条件变量是C++11提供的另外一种用于等待的同步机制，它能阻塞一个或多个线程，直到收到另外一个线程发出的通知或者超时时，才会唤醒当前阻塞的线程。条件变量需要和互斥量配合起来使用，C++11提供了两种条件变量：

条件变量为什么叫变量?
在计算机科学和并发编程中，条件变量是一种用于线程同步的机制，它们之所以被称为“变量”，主要有以下几个原因：

• 状态表示：条件变量本质上是一个表示状态的对象，这个状态可以被其他线程检查和修改。变量这个词意味着它是一个可以存储和表示某种状态的实体。
  
• 动态性：条件变量的状态是动态变化的。线程可以等待一个条件变量的某个状态，然后在条件满足时被唤醒。这种动态变化的特性使得它像一个普通的变量，可以在程序运行时不断变化。
  
• 操作性：条件变量可以通过特定的操作来改变其状态。通常，条件变量有两个主要操作：等待（wait）和通知（signal或broadcast）。这些操作类似于对普通变量进行的读写操作，只不过这些操作影响的是线程的执行流。
  
• 命名约定：在许多编程语言和库中，条件变量被设计为一种数据结构或对象，并且通常以变量的形式存在于代码中。为了与其他同步机制（如互斥锁、信号量等）区分开来，并保持命名的一致性，使用“变量”这个词来描述它们。
  

综上所述，条件变量被称为“变量”主要是因为它们具有状态表示的特性，可以通过操作改变状态，并在程序中以变量的形式出现，从而帮助线程实现同步。

condition_variable类

condition_variable实现在中,在VS2019中内有声明,但是GCC没有.
类方法

• 线程等待(阻塞/休眠)函数
  

1. 1. void wait (unique_lock<mutex>& lck); //,解锁,进入休眠,等待唤醒
2. 2. template <class Predicate>
3. void wait (unique_lock<mutex>& lck, Predicate pred);

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如果线程被该函数阻塞，这个线程会释放占有的互斥锁的所有权，当阻塞解除之后这个线程会重新得到互斥锁的所有权，继续向下执行

• condition_variable的wait()的lck参数无法直接使用互斥锁,必须搭配std::unique_lock类使用
  
• wait的第二重载方法中,Pred参数是一个模板参数,用于接收返回值为bool函数或函数对象/lambda表达式.
  每次唤醒在wait队列内休眠的线程时,线程都会检查Rred的值,只有为真时才会继续往下执行,否则继续休眠
  
  
  
  • Pred值为假,线程进入休眠,等待唤醒
    
  • Pred值为真,线程继续向下执行.
    
  
  

• 线程通知/唤醒函数 -- (notify:通知)
  

1. 1. void notify_one() noexcept; //在wait队列中唤醒一个
2. 2. void notify_all() noexcept; //全部唤醒

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• wait_for和wait_until
  wait_for()函数,waitr_until()函数都和wait()的功能是一样的，只不过多了一个阻塞时长，假设阻塞的线程没有被其他线程唤醒，当阻塞时长用完之后，线程就会自动解除阻塞，继续向下执行。
  

1. wait_for
2. a.
3.         template <class Clock, class Duration>
4.         cv_status wait_until (unique_lock<mutex>& lck,
5.                               const chrono::time_point<Clock,Duration>& abs_time);
6. b.
7.         template <class Clock, class Duration, class Predicate>
8.         bool wait_until (unique_lock<mutex>& lck,
9.                          const chrono::time_point<Clock,Duration>& abs_time, Predicate pred);
10.                  
11. wait_until
12. a.
13.         template <class Clock, class Duration>
14.         cv_status wait_until (unique_lock<mutex>& lck,
15.                               const chrono::time_point<Clock,Duration>& abs_time);
16. b.
17.         template <class Clock, class Duration, class Predicate>
18.         bool wait_until (unique_lock<mutex>& lck,
19.                          const chrono::time_point<Clock,Duration>& abs_time, Predicate pred);

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生产者消费者模型 -- 阻塞队列

单条件变量版

运用:wait(lck), wait(lck,Pred), notify_all(), condition_variable
[code]#include //std::cout #include //std::thread#include //std::mutex, std::unique_lock, std::lock_guard#include //std::queue#include //std::condition_variable#include //std::bind//设计概要/*定长队列+自动管理增删同步 == 独占互斥锁- 生产者生产 == 增加 -- bool?生产成功返回true,放不下false --- (生产者一定知道自己已生产)生产:通知消费者- 消费者消费 == 删除 -- bool?消费成功返回true,没有了false --- (同理)       消费:通知生产者*///单条件变量版 --  简化逻辑templateclass  BlockQueue {public:    bool isEmpty() {        return _bqueue.empty();    }    bool isFull() {        return _bqueue.size() == _capacity;    }    //AddTask    void Push(const T& t) {        std::unique_lock lck(_mtx);        while (isFull()) {            cv.wait(lck);        }        _bqueue.push(t);        std::cout