c++ - 两个线程之间通过公共(public)数据结构进行通信。设计问题

Question

我目前有两个线程，一个生产者和一个消费者。生产者是一个静态方法，在一个Deque类型的静态容器中插入数据，并通过boost::condition_variable通知消费者deque对象中已经插入了一个对象。然后消费者从 Deque 类型中读取数据并将其从容器中移除。两个线程使用 boost::condition_variable

进行通信

这是正在发生的事情的摘要。这是消费者和生产者的代码

    //Static Method : This is the producer. Different classes add data to the container using this method
    void C::Add_Data(obj a)
    {
        try
        {       
            int a = MyContainer.size();
            UpdateTextBoxA("Current Size is " + a);
            UpdateTextBoxB("Running"); 
            MyContainer.push_back(a);
            condition_consumer.notify_one(); //This condition is static member
            UpdateTextBoxB("Stopped");                 
        }
        catch (std::exception& e)
        {
            std::string err = e.what();
        }
    }//end method


    //Consumer Method - Runs in a separate independent thread
    void C::Read_Data()
    {
        while(true)
        {
            boost::mutex::scoped_lock lock(mutex_c);
            while(MyContainer.size()!=0)
            {
                try
                {
                    obj a = MyContainer.front();
                    ....
                    ....
                    ....
                    MyContainer.pop_front();
                }
                catch (std::exception& e)
                {
                    std::string err = e.what();
                }
            }
            condition_consumer.wait(lock);
        }

    }//end method

现在插入到 Deque 类型对象中的对象速度非常快，大约每秒 500 个对象。运行时我注意到 TextBoxB 始终处于“已停止”状态，而我认为它应该切换在“运行”和“停止”之间。加上非常慢。关于我可能没有考虑和可能做错的事情有什么建议吗？

Answer 1

1) 你应该做 MyContainer.push_back(a);在互斥锁下——否则你会得到数据竞争，这是未定义的行为(+你可能也需要通过互斥锁保护 MyContainer.size();，这取决于它的类型和你使用的 C++ISO/编译器版本) .

2) void C::Read_Data()应该是:

void C::Read_Data()
{
    scoped_lock slock(mutex_c);
    while(true) // you may also need some exit condition/mechanism
    {
        condition_consumer.wait(slock,[&]{return !MyContainer.empty();});
        // at this line MyContainer.empty()==false and slock is locked
        // so you may pop value from deque
    }
}

3) 您将并发队列的逻辑与生产/消费的逻辑混合在一起。相反，您可以将并发队列部分隔离为独立实体:

LIVE DEMO

// C++98
template<typename T>
class concurrent_queue
{
    queue<T> q;
    mutable mutex m;
    mutable condition_variable c;
public:
    void push(const T &t)
    {
        (lock_guard<mutex>(m)),
            q.push(t),
            c.notify_one();
    }
    void pop(T &result)
    {
        unique_lock<mutex> u(m);
        while(q.empty())
            c.wait(u);
        result = q.front();
        q.pop();
    }
};

---

Thanks for your reply. Could you explain the second parameter in the conditional wait statement [&]{return !MyContainer.empty();}

有第二个版本condition_variable::wait它将谓词作为第二个参数。它基本上等待谓词为假，帮助“忽略”spurious wake-ups .

[&]{return !MyContainer.empty();} - 这是 lambda function .它是 C++11 的新特性——它允许“就地”定义函数。如果您没有 C++11，那么只需制作独立谓词或使用 wait 的单参数版本即可。使用手动 while 循环:

while(MyContainer.empty()) condition_consumer.wait(lock);

---

One question in your 3rd point you suggested that I should Isolate the entire queue while My adding to the queue method is static and the consumer(queue reader) runs forever in a separate thread. Could you tell me why is that a flaw in my design?

“永远运行”或static 没有问题.你甚至可以制作static concurrent_queue<T> member - 如果您的设计需要。

缺陷是多线程同步与其他工作相结合。但是当你有 concurrent_queue - 所有的同步都被隔离在原语中，生产/消费数据的代码不会被锁和等待污染:

concurrent_queue<int> c;
thread producer([&]
{
    for(int i=0;i!=100;++i)
        c.push(i);
});
thread consumer([&]
{
    int x;
    do{
        c.pop(x);
        std::cout << x << std::endl;
    }while(x!=11);
});
producer.join();
consumer.join();

如您所见，push/pop 没有“手动”同步, 代码更简洁。

此外，当您以这种方式解耦组件时 - 您可以单独测试它们。此外，它们的可重用性也越来越强。