C++条件变量condition_variable

一、线程的同步问题

线程的同步指的是多个线程之间按照一定的顺序协调工作，每个线程在完成自己的任务之前需要等待其他线程完成它们的任务。例如，一个线程需要等待另一个线程完成某个操作之后才能继续执行。

线程的异步指的是多个线程之间相互独立，各自执行自己的任务，不需要等待其他线程的完成。例如，多个线程同时执行不同的任务，不需要等待其他线程的完成。

二、condition_variable介绍

C++条件变量（condition_variable）是C++11标准库中的一种同步原语,头文件，用于在多线程程序中实现线程间的同步和互斥。它允许一个或多个线程等待另一个线程发出信号或通知，以避免忙等待的情况，从而提高程序的效率。在使用条件变量时，通常需要与互斥锁（mutex）结合使用，以确保线程间的安全访问共享资源。

当某个线程需要等待某个条件成立时，它可以调用条件变量的wait()函数来等待，同时释放它所持有的互斥锁，直到另一个线程调用条件变量的notify_one()或notify_all()函数来通知等待的线程条件已经成立，等待的线程才会被唤醒并重新获得互斥锁。。

三、notify_one()与notify_all()

notify_one()与notify_all()常用来唤醒阻塞的线程。

notify_one()：因为只唤醒等待队列中的第一个线程；不存在锁争用，所以能够立即获得锁。其余的线程不会被唤醒，需要等待再次调用notify_one()或者notify_all()。

notify_all()：会唤醒所有等待队列中阻塞的线程，存在锁争用，只有一个线程能够获得锁。那其余未获取锁的线程会继续尝试获得锁(类似于轮询)，而不会再次阻塞。当持有锁的线程释放锁时，这些线程中的一个会获得锁。而其余的会接着尝试获得锁。
 

四、实例

条件变量通常有wait和notify两个动作，wait用于阻塞挂起线程A,直到另一个线程B通过notify唤醒线程A，唤醒后线程A会继续运行。这里使用消费者，生产者模型代码

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

std::mutex mut;
std::condition_variable cv;
std::vector vec{};

// 消费者
void Consumer()
{
    std::unique_lock lock(mut);
    while (vec.empty()) {
        cv.wait(lock); //等待线程
    }
    std::cout << "consumer " << vec.size() << "\n";
}

//生产者
void Produce()
{
    std::unique_lock lock(mutex);
    vec.push_back(1);
    cv.notify_all();// 唤醒线程
    std::cout << "produce \n";
}

int main()
{
    std::thread thread1(Consumer);
    thread1.detach(); // 主线程和子线程相互分离,互不干扰
    Produce();
    system("pause");
    return 0;
}

参考：

条件变量的坑 - 知乎
C++11条件变量：notify_one()与notify_all()的区别_吃素的施子的博客-CSDN博客

C++11（六） 条件变量（condition_variable） - 知乎