c++多线程（九） - condition_variable & wait() & notify_one()

    条件变量（condition_variable）是一个和条件相关的类，通常和互斥量配合使用。

    本文主要介绍条件变量的两个函数wait() 和notify_one()。

1.wait()和notify_one()

    wait() 阻塞程序，等待条件的达成。notify_one() 把被阻塞在wait()的线程唤醒。

    在库函数中，函数wait有两个重载。

void wait(unique_lock& _Lck)
{	// wait for signal
    _Cnd_waitX(_Mycnd(), _Lck.mutex()->_Mymtx());
}

template
void wait(unique_lock& _Lck, _Predicate _Pred)
{	// wait for signal and test predicate
    while (!_Pred())
        wait(_Lck);
}

    函数有两个参数，程序执行到wait()语句时:

    (1).对互斥量加锁。

    (2).执行第二个参数表示的函数 _Pred。

    (3).函数 _Pred 返回false时，对互斥量解锁，程序阻塞，等待其它线程调用nofify_one()将其唤醒后，回到步骤（1）。

    (4).函数 _Pred返回true时，程序继续执行。

    函数只有一个参数，程序执行到wait()语句时阻塞（相当于第二参数表示的函数始终返回false），等待其它线程调用nofify_one()将其唤醒后，再继续执行（相当于第二参数表示的函数始终返回true）。

2. 代码实例

#include
#include
#include
#include
using namespace std;

class MsgManage
{
public:
	MsgManage() {}
	~MsgManage() {}
	void InMsg()
	{
		for (int i = 0; i < 10000; i++)
		{
			cout << "插入元素: " << i << endl;
			std::unique_lock guard(myMutex);
			myList.push_back(i);
			//把被阻塞在wait()的线程唤醒
			condition.notify_one();
		}
	}
	
	void OutMsg()
	{
		int num;
		while (true)
		{
			std::unique_lock guard(myMutex);
			//列表为空时，对互斥量解锁，程序阻塞，等待被唤醒。
			//列表不为空时，程序继续执行。
			condition.wait(guard, [this] {
				if (!myList.empty())
					return true;
				return false;
			});
			//程序执行到这里，列表不为空，且互斥量已被加锁
			num = myList.front();
			myList.pop_front();
			//解锁，避免互斥量被锁住太长时间
			guard.unlock(); 
			cout << "移除元素: " << num << endl;

			//程序继续执行其它耗时代码
		}		
	}
private:
	list myList;
	mutex myMutex;
	condition_variable condition;  //条件变量对象和互斥量配合使用
};

int main()
{
	MsgManage manage;
	thread outMsg(&MsgManage::OutMsg, &manage);
	thread inMsg(&MsgManage::InMsg, &manage);
	inMsg.join();
	outMsg.join();
	return 0;
}

3. 存在问题

    上述代码很好的演示了程序的阻塞和唤醒，减少了很多无意义的条件判断。但是依然存在一些问题。

    (1)  执行notify_one() 时，如果没有线程阻塞在wati()时，此次唤醒就没有实际效果。

  （2）当函数InMsg()执行完10000次循环后，不再会执行notify_one()，此时很可能有线程阻塞在wait()上，永远不会被唤醒了。

    对于此问题，后续的文章中会做进一步改进。