c++ - condition_variable 的目的

Question

没有 std::condition_variable 的应用程序:

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <queue>
#include <chrono>

std::mutex mutex;
std::queue<int> queue;
int counter;

void loadData()
{
    while(true)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
        queue.push(++counter);
        lock.unlock();
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    }
}

void writeData()
{
    while(true)
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
        while(queue.size() > 0)
        {
            std::cout << queue.front() << std::endl;
            queue.pop();
        }
    }
}

int main()
{
    std::thread thread1(loadData);
    std::thread thread2(writeData);
    thread1.join();
    thread2.join();
    return 0;
}

带有 std::condition_variable 的应用程序:

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <queue>
#include <chrono>

std::mutex mutex;
std::queue<int> queue;
std::condition_variable condition_variable;
int counter;

void loadData()
{
    while(true)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
        queue.push(++counter);
        lock.unlock();
        condition_variable.notify_one();
        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    }
}

void writeData()
{
    while(true)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
        condition_variable.wait(lock, [](){return !queue.empty();});
        std::cout << queue.front() << std::endl;
        queue.pop();
    }
}

int main()
{
    std::thread thread1(loadData);
    std::thread thread2(writeData);
    thread1.join();
    thread2.join();
    return 0;
}

如果我是对的，这意味着这个应用程序的第二个版本是不安全的，因为 queue.empty() 函数在没有任何同步的情况下使用，所以没有锁。我的问题是:如果 condition_variables 引起了前面提到的问题，我们是否应该使用它们？

Answer 1

您的第一个示例忙等待 - 有一个线程在锁定、检查然后释放锁定。这既增加了互斥量的争用，又在没有任何处理时浪费了整个 CPU。

第二个例子的等待线程大部分时间都在休眠。它仅在数据准备就绪或出现“虚假唤醒”(在标准许可下)时唤醒。

当它醒来时，它会重新获取互斥量并检查谓词。如果谓词失败，它会释放锁并再次等待条件变量。

这是安全的，因为谓词保证在您获取并传递给 wait 函数的互斥锁中运行。