0 前言

• 多線程在運(yùn)行過程中，各個(gè)線程都是隨著 OS 的調(diào)度算法，占用 CPU 時(shí)間片來執(zhí)行指令做事情，每個(gè)線程的運(yùn)行完全沒有順序可言。

• 在某些應(yīng)用場景下，一個(gè)線程需要等待另外一個(gè)線程的運(yùn)行結(jié)果，才能繼續(xù)往下執(zhí)行，這就涉及到線程之間的同步通信機(jī)制。

• 線程間同步通信最典型的例子就是生產(chǎn)者-消費(fèi)者模型，生產(chǎn)者線程生產(chǎn)出產(chǎn)品以后，會(huì)通知消費(fèi)者線程去消費(fèi)產(chǎn)品；當(dāng)消費(fèi)者線程去消費(fèi)產(chǎn)品時(shí)，發(fā)現(xiàn)還沒有產(chǎn)品生產(chǎn)出來，它需要通知生產(chǎn)者線程趕快生產(chǎn)產(chǎn)品，等生產(chǎn)者線程生產(chǎn)出產(chǎn)品以后，消費(fèi)者線程才能繼續(xù)往下執(zhí)行。

1 消費(fèi)者“被動(dòng)等待”

#include 
#include 
#include 

static std::mutex mtx;
static std::deque<int> dq;
static int productNum = 5;

void Producer()
{
    using namespace std::literals::chrono_literals;
    for (int i = 1; i <= productNum; ++i) {
        mtx.lock();
        dq.push_front(i);
        std::cout << "Producer 生產(chǎn)產(chǎn)品為: " << i << std::endl;
        mtx.unlock();
        // std::this_thread::sleep_for(1s);
    }
}

void Consumer()
{
    while (true) {
        if (dq.empty()) {
            continue;
        }
        mtx.lock();
        int data = dq.back();
        dq.pop_back();
        std::cout << "Consumer 消費(fèi)產(chǎn)品為: " << data << std::endl;
        mtx.unlock();
    }
}

int main()
{
    std::thread t1(Producer);
    std::thread t2(Consumer);
    t2.join();
    t1.join();
    std::cin.get();
}

程序運(yùn)行結(jié)果如下：

如果讓生產(chǎn)者線程每生產(chǎn)一個(gè)產(chǎn)品后休息（sleep） 1s，結(jié)果如下：

解釋：該例子中，生產(chǎn)者和消費(fèi)者分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)線程。隊(duì)列中存在物品時(shí)，消費(fèi)者去消費(fèi)，否則空循環(huán)，一直等待。

缺點(diǎn)：當(dāng)雙端隊(duì)列中沒有物品時(shí)，消費(fèi)者只會(huì)原地死等，不會(huì)去催。

2 消費(fèi)者“主動(dòng)出擊”

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
  
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
std::vector<int> vec;
int productNum = 5;

void Producer()
{
    for (int i = 1; i <= productNum; ++i) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        while (!vec.empty()) {
            cv.wait(lock); // vec 不為空時(shí)阻塞當(dāng)前線程
        }
        vec.push_back(i);
        std::cout << "Producer生產(chǎn)產(chǎn)品: " << i << std::endl;
        cv.notify_all(); // 釋放線程鎖
    }
}

void Consumer()
{
    while (true) {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        while (vec.empty()) {
            cv.wait(lock); // vec 為空時(shí)等待線程鎖。其他線程鎖釋放時(shí)，當(dāng)前線程繼續(xù)執(zhí)行
        }
        int data = vec.back();
        vec.pop_back();
        std::cout << "Consumer消費(fèi)產(chǎn)品: " << data << std::endl;
        cv.notify_all();
    }
}

int main()
{
    std::thread t1(Producer);
    std::thread t2(Consumer);
    t2.join();
    t1.join();
    std::cin.get();
}

程序運(yùn)行結(jié)果如下：

解釋：該例子中，生產(chǎn)者和消費(fèi)者分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)線程。只要 vector 中存在物品時(shí)，生產(chǎn)者線程就阻塞，通知消費(fèi)者線程去消費(fèi)；vector 中不存在物品時(shí)，消費(fèi)者線程阻塞，通知生產(chǎn)者去生產(chǎn)。

3 線程加入方式 join 和 detach

join：采用 join 方式，t1、t2 亂序執(zhí)行，且外層主線程會(huì)等到 t1、t2 都結(jié)束了再繼續(xù)執(zhí)行后面的代碼。

detach：如果采用 detach 方式，t1、t2 亂序執(zhí)行，且脫離了外層主線程。外層主線程執(zhí)行結(jié)束時(shí)，t1、t2 可能還沒結(jié)束，但此時(shí)程序就退出了。

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