c++ - C++11中如何正确解决生产者消费者

Question

我正在尝试解决 C++11 中的生产者消费者问题。我有一个保存资源的对象，多个线程可以添加或消耗这些资源。我的问题是当我尝试实现时该对象的“可用时使用”方法。请假设插入/删除操作的复杂性微乎其微。

对代码逻辑的一些解释。

struct ResourceManager{
  std::mutex mux;
  std::unique_lock lock{mux};
  std::condition_variable bell;

  void addResource(/*some Resource*/){
    lock.lock();
    //add resource
    lock.unlock();
    bell.notify_one(); //notifies waiting consumer threads to consume
  }

  T getResource(){
    while(true){
      lock.lock();
      if(/*resource is available*/){
        //remove resource from the object
        lock.unlock();
        return resource;
      }else{
        //new unique lock mutex object wmux creation
        lock.unlock(); //problem line
        bell.wait(wmux); //waits until addResource rings the bell
        continue;
      }
    }
  }

};

假设以下场景:
- 两个线程，T1，T2，几乎同时调用addResource，getResource。

-T2锁住mutex，发现没有可用的资源，
所以它必须阻塞直到有新资源可用。
因此它解锁互斥锁并设置等待铃。

-T1 跑得更快。当互斥量解锁时，
它立即添加资源，并在T2设置等待铃之前，
T1 已经按铃，没有通知任何人。

-T2 无限期地等待铃声响起，但不会添加更多资源。

我假设锁定互斥锁的线程可能是唯一的解锁它。因此，如果我尝试在解锁互斥量之前调用 bell.wait，互斥锁永远无法解锁。

如果可能的话，我想使用无时间等待或多次检查的解决方案。
那么在 C++11 中我可以用什么方法解决这个问题呢？

Answer 1

    lock.unlock(); //problem line
    bell.wait(wmux); //waits until addResource rings the bell

是的，这确实是问题所在。

要按设计正确使用条件变量，您不要在对其相关条件变量wait()之前解锁互斥量。 wait() 在等待期间对条件变量自动解锁，并在线程被notify() 后重新获取互斥量。解锁并等待和通知后唤醒并锁定都是原子操作。

Allnotify() 应该在互斥量被锁定时发出。所有 wait() 也在互斥量完全锁定时完成。正如我提到的，鉴于 notify() 是原子的，这导致所有与互斥锁相关的操作都是原子的并且完全排序，包括管理受互斥锁保护的资源，以及通过条件变量进行线程通知，现在也受到互斥体的保护。

可以实现一些设计模式，在不使用互斥保护的情况下通知条件变量。但是它们更难正确实现并仍然实现线程安全语义。除了互斥量保护的所有其他内容之外，让所有条件变量操作也受互斥量保护，实现起来要简单得多。