c++ - 与 boost::condition_variable 的线程同步

Question

我目前使用的是 boost 1.55.0，我不明白为什么这段代码不起作用。

下面的代码是一个简化，与我的程序有同样的问题。小的运行完成，但当它们更大时，线程会永远等待。

boost::mutex m1;
boost::mutex critical_sim;

int total= 50000;

class krig{

public:

    float dokrig(int in,float *sim, bool *aux, boost::condition_variable *hEvent){

        float simnew=0;

        boost::mutex::scoped_lock lk(m1);

        if (in > 0)
        {
            while(!aux[in-1]){
                hEvent[in-1].wait(lk);  
            }
            simnew=1+sim[in-1];

        }

        return simnew;
    };

};

void Simulnode( int itrd,float *sim, bool *aux, boost::condition_variable *hEvent){
    int j;
    float simnew;

    krig kriga;

    for(j=itrd; j<total; j=j+2){

        if (fmod(1000.*j,total) == 0.0){
            printf (" .progress. %f%%\n",100.*(float)j/(float)total);
        }

        simnew= kriga.dokrig(j,sim, aux, hEvent);

        critical_sim.lock();
        sim[j]=simnew;
        critical_sim.unlock();

        aux[j]=true;
        hEvent[j].notify_one();
    }
}


int main(int argc, char* argv[])
{
    int i;
    float *sim = new float[total];

    bool *aux = new bool[total];

    for(i=0; i<total; ++i)
        aux[i]=false;

//boost::mutex m1;

    boost::condition_variable *hEvent = new boost::condition_variable[total];

    boost::thread_group tgroup;
    for(i=0; i<2; ++i) {
        tgroup.add_thread(new boost::thread(Simulnode, i,sim, aux, hEvent));

    }
    tgroup.join_all();

    return 0;
}

奇怪的是，我注意到如果我将 dokrig() 内联的代码放在 simulnode() 中，那么它似乎可以工作。会不会是锁的范围有问题？

谁能告诉我哪里错了？提前致谢。

Answer 1

问题发生在这部分:

aux[j]=true;
hEvent[j].notify_one();

第一行表示由 hEvent 条件变量监视的条件的变化。第二行向消费者部分声明了此更改，即等待条件变为真。

问题是这两个步骤在没有与消费者同步的情况下发生，这可能导致以下竞争:

• 消费者检查当前为假的条件。这发生在受互斥锁 m1 保护的关键部分。
• 发生线程切换。生产者将条件更改为真并通知所有等待的消费者。
• 线程切换回来。消费者恢复并调用等待。然而，他已经错过了最后一步发生的通知，所以他将永远等待。

重要的是要了解传递给条件变量的 wait 调用的互斥量的目的不是保护条件变量本身，而是保护它监视的 条件(在本例中是对 aux 的更改)。

为避免数据竞争，写入aux 和随后的通知必须由相同的互斥锁保护:

{
    boost::lock_guard<boost::mutex> lk(m1);
    aux[j]=true;
    hEvent[j].notify_one();
}