C++ pthread阻塞队列死锁(我认为)

Question

我在使用 pthreads 时遇到问题，我认为我遇到了死锁。我创建了一个我认为有效的阻塞队列，但在进行更多测试后，我发现如果我尝试取消阻塞在 blocking_queue 上的多个线程，我似乎会遇到死锁。

阻塞队列很简单，看起来像这样:

template <class T> class Blocking_Queue
{
public:
    Blocking_Queue()
    {
        pthread_mutex_init(&_lock, NULL);
        pthread_cond_init(&_cond, NULL);
    }

    ~Blocking_Queue()
    {
        pthread_mutex_destroy(&_lock);
        pthread_cond_destroy(&_cond);
    }

    void put(T t)
    {
        pthread_mutex_lock(&_lock);
        _queue.push(t);
        pthread_cond_signal(&_cond);
        pthread_mutex_unlock(&_lock);
    }

     T pull()
     {
        pthread_mutex_lock(&_lock);
        while(_queue.empty())
        {
            pthread_cond_wait(&_cond, &_lock);
        }

        T t = _queue.front();
        _queue.pop();

        pthread_mutex_unlock(&_lock);

        return t;
     }

priavte:
    std::queue<T> _queue;
    pthread_cond_t _cond;
    pthread_mutex_t _lock;
}

为了测试，我创建了 4 个线程来处理这个阻塞队列。我向阻塞队列添加了一些打印语句，每个线程都进入了 pthread_cond_wait() 方法。但是，当我尝试在每个线程上调用 pthread_cancel() 和 pthread_join() 时，程序就会挂起。

我也只用一个线程测试过它，它工作得很好。

根据文档，pthread_cond_wait() 是一个取消点，因此在这些线程上调用取消应该会导致它们停止执行(这只适用于 1 个线程)。但是 pthread_mutex_lock 不是取消点。调用 pthread_cancel() 时是否会发生某些事情，被取消的线程在终止之前获取互斥锁并且不解锁它，然后当下一个线程被取消时它无法获取互斥锁和死锁？还是我做错了什么。

任何建议都会很好。谢谢:)

Answer 1

pthread_cancel() 最好避免。

您可以通过从那里抛出异常来解除阻塞在 Blocking_Queue::pull() 上阻塞的所有线程。

队列中的一个弱点是 T t = _queue.front(); 调用 T 的复制构造函数可能会抛出异常，从而使您的队列互斥体永远锁定。最好使用 C++ 作用域锁。

这里是一个优雅的线程终止的例子:

$ cat test.cc
#include <boost/thread/mutex.hpp>
#include <boost/thread/thread.hpp>
#include <boost/thread/condition_variable.hpp>
#include <exception>
#include <list>
#include <stdio.h>

struct BlockingQueueTerminate
    : std::exception
{};

template<class T>
class BlockingQueue
{
private:
    boost::mutex mtx_;
    boost::condition_variable cnd_;
    std::list<T> q_;
    unsigned blocked_;
    bool stop_;

public:
    BlockingQueue()
        : blocked_()
        , stop_()
    {}

    ~BlockingQueue()
    {
        this->stop(true);
    }

    void stop(bool wait)
    {
        // tell threads blocked on BlockingQueue::pull() to leave
        boost::mutex::scoped_lock lock(mtx_);
        stop_ = true;
        cnd_.notify_all();

        if(wait) // wait till all threads blocked on the queue leave BlockingQueue::pull()
            while(blocked_)
                cnd_.wait(lock);
    }

    void put(T t)
    {
        boost::mutex::scoped_lock lock(mtx_);
        q_.push_back(t);
        cnd_.notify_one();
    }

    T pull()
    {
        boost::mutex::scoped_lock lock(mtx_);

        ++blocked_;
        while(!stop_ && q_.empty())
            cnd_.wait(lock);
        --blocked_;

        if(stop_) {
            cnd_.notify_all(); // tell stop() this thread has left
            throw BlockingQueueTerminate();
        }

        T front = q_.front();
        q_.pop_front();
        return front;
    }
};

void sleep_ms(unsigned ms)
{
    // i am using old boost
    boost::thread::sleep(boost::get_system_time() + boost::posix_time::milliseconds(ms));
    // with latest one you can do this
    //boost::thread::sleep(boost::posix_time::milliseconds(10));
}

void thread(int n, BlockingQueue<int>* q)
try
{
    for(;;) {
        int m = q->pull();
        printf("thread %u: pulled %d\n", n, m);
        sleep_ms(10);
    }
}
catch(BlockingQueueTerminate&)
{
    printf("thread %u: finished\n", n);
}

int main()
{
    BlockingQueue<int> q;

    // create two threads
    boost::thread_group tg;
    tg.create_thread(boost::bind(thread, 1, &q));
    tg.create_thread(boost::bind(thread, 2, &q));
    for(int i = 1; i < 10; ++i)
        q.put(i);
    sleep_ms(100); // let the threads do something
    q.stop(false); // tell the threads to stop
    tg.join_all(); // wait till they stop
}

$ g++ -pthread -Wall -Wextra -o test -lboost_thread-mt test.cc

$ ./test
thread 2: pulled 1
thread 1: pulled 2
thread 1: pulled 3
thread 2: pulled 4
thread 1: pulled 5
thread 2: pulled 6
thread 1: pulled 7
thread 2: pulled 8
thread 1: pulled 9
thread 2: finished
thread 1: finished