multithreading - 使用 3 个条件变量同步 3 个线程

Question

我正在 vtk/QT 环境中用 C++ 编写程序。然而，这个问题主要是方法/算法的问题。

我试图同步我的三个正在运行的线程:1.线程:一次传输一个样本，并将其添加到“输出”缓冲区2.线程:一次接收一个样本，并将其添加到“输入”缓冲区3. 线程:从“输出”和“输入”缓冲区中提取数据，并将它们转换到单独的绘图缓冲区，以进行渲染。

我希望这些线程同步运行，因此尝试了一种方法，我将一个条件变量与每个线程的 bool 条件一起使用，其中一个线程向下一个线程发出信号，循环中的第四个线程, 按照上面列出的顺序。但是，当我这样做时，我遇到了死锁并且我的程序停止了。我真的很感激这里的一些输入:)

这是我的代码方法:

// bool 变量的初始条件:

readyForTransmit=true;
readyForReceive=false;
readyForPlotting=false;

线程 1 - 传输:

while(1){
mutex->Lock();
//waits for condition/signal to proceed
while(!readyForTransmit)
    transmitConditionVariable->wait(mutex);
readyForTransmit=false;
mutex->Unlock();

//Here I transmit my sample
transmit();

//Triggers next thread - reception
mutex->Lock();
readyForReceive=true;
receiveConditionVariable->broadcast(); //Have also tried signal();
mutex->Unlock();
}

线程 2 - 接收:

while(1){
mutex->Lock();
//waits for condition/signal to proceed
while(!readyForReceive)
    receiveConditionVariable->wait(mutex);
readyForReceive=false;
mutex->Unlock();

//Here I receive my sample
receive();

//Triggers next thread - reception
mutex->Lock();
readyForPlotting=true;
plottingConditionVariable->broadcast(); //Have also tried signal();
mutex->Unlock();
}

线程 3 - 添加到绘图缓冲区:

while(1){
mutex->Lock();
//waits for condition/signal to proceed
while(!readyForPlotting)
    plottingConditionVariable->wait(mutex);
readyForPlotting=false;
mutex->Unlock();

//Here I adds samples to plotting buffer
updatePlottingBuffers();

//Triggers next thread - reception
mutex->Lock();
readyForTransmit=true;
transmitConditionVariable->broadcast(); //Have also tried signal();
mutex->Unlock();
}

除此之外，我还以线程安全的方式将样本推送到缓冲区和从缓冲区中提取样本。所以这应该不是问题。

希望收到您的来信! =)

Answer 1

1. 快速回答:当您已经拥有锁时，不要等待变量为真。如果在进入 mutex->Lock() 区域后 readyForTransmit 不为真，它永远不会为真，因为没有其他线程可以进入它们的 mutex->Lock() 区域来设置它。

2. 你似乎同步了线程，所以你总是只传输一个项目，然后接收一个项目，然后绘制它。这不是并行行为，您可以将它们放在一个线程中，这样会更容易、更高效。

3. 我假设这只是测试代码，您会希望在不等待绘图线程的情况下将多个项目传输到缓冲区中。在这种情况下，您的问题看起来完全像消费者-生产者问题，即使用信号量进行同步的教科书示例。您可以在此维基百科页面上找到几种可能的解决方案: https://en.wikipedia.org/wiki/Producer%E2%80%93consumer_problem或者你可以只用谷歌搜索 Consumer-Producer，你会找到很多好的答案。