C++11并发与多线程笔记（6） unique_lock（类模板）

1、unique_lock取代lock_guard

unique_lock 是一个类模板。
unique_lock 比 lock_guard 灵活很多（多出来很多用法），效率差一点，内存占用多一些。
使用：
unique_lock myUniLock(myMutex);

2、unique_lock的第二个参数

2.1 std::adopt_lock：

std::adopt_lock：标记作用，表示这个互斥量已经被lock()（方便记忆：已经被lock()收养了，不需要再次lock() ），即不需要在构造函数中lock这个互斥量了。
前提：必须提前lock，否则会出错
lock_guard中也可以用这个参数

2.2 std::try_to_lock：

• 尝试用mutex的lock()去锁定这个mutex，但如果没有锁定成功，会立即返回，不会阻塞在那里；
• 使用try_to_lock的原因是防止其他的线程锁定mutex太长时间，导致本线程一直阻塞在lock 这个地方
  前提：不能提前lock();
  owns_lock()方法判断是否拿到锁，如拿到返回true
  实例：
  假设线程1 执行下例代码时，先锁定互斥量myMutex1，然后暂停了2s，才继续执行程序。线程1执行的代码如下

bool outMsgProc(int &num)
{
	unique_lock<mutex> muGuard(myMutex1);
	chrono::milliseconds time(2000);    //线程暂停2s
	this_thread::sleep_for(time);
	if (!myList.empty())
	{
		num = myList.front();
		myList.pop_front();
		return true;
	}
	return false;
}

在此期间，如果线程2也尝试锁定myMutex1，就只能阻塞，直到线程1释放锁后，才能继续执行。线程2执行的代码如下：

void InMsg()
{
	for (int i = 0; i < 10000; i++)
	{
		cout << "插入元素: " << i << endl;
		unique_lock<mutex> muGuard(myMutex1);
		myList.push_back(i);			
	}
}

显然，这样的程序效率不高。线程2花费了太多的时间等待。

我们考虑使用try_to_lock，线程尝试获取锁，如果没有锁定成功，它不会阻塞在那里，可以去执行其他代码。改进后的代码如下：

void InMsg()
{
	for (int i = 0; i < 10000; i++)
	{
		cout << "插入元素: " << i << endl;
		unique_lock<mutex> muGuard(myMutex1, try_to_lock);
		if (muGuard.owns_lock())// 判断是否拿到锁
		{
			myList.push_back(i);
		}
		else
		{
			//没有拿到锁时，执行的代码
		}
	}
}

2.3 std::defer_lock：

• 如果没有第二个参数就对mutex进行加锁，加上defer_lock是始化了一个没有加锁的mutex
• 不给它加锁的目的是以后可以调用unique_lock的一些方法
• 前提：不能提前lock

3、unique_lock的成员函数（前三个与std::defer_lock联合使用）

3.1 lock()：加锁。

unique_lock<mutex> muGuard(myMutex， defer_lock);
muGuard.lock();//手动加锁

不用自己unlock();

3.2 unlock()：解锁。

unique_lock<mutex> muGuard(myMutex， defer_lock);
muGuard.lock();
//处理一些共享代码
muGuard.unlock();
//临时处理一些非共享代码
muGuard.lock();
//处理一些共享代码，处理完之后，自动解锁

3.3 try_lock()：尝试给互斥量加锁

try_to_lock是unique_lock的第二个参数，try_lock()是unique_lock()的成员变量。
如果拿不到锁，返回false，否则返回true（然后上锁）。

 unique_lock<mutex>muGuard(myMutex, defer_lock);
 //mutex1.lock();//自动解锁
 if (muGuard.try_lock() == true) {
     cout << "插入数据： " << num << endl;
     test_list.push_back(num);
 }
 else {
     cout << "in_list()执行，但没有拿到锁" << num << endl;
 }

3.4 release()：

release()：就是解除绑定，返回它所管理的mutex对象的指针，并释放所有权。

1. unique_lockmuGuard(myMutex1);
   相当于把myMutex(mutex对象)和 muGuard绑定在了一起
2. mutex* ptx =muGuard.release();
   也就是说 muGuard和mutex不在有联系，后续myMutex所有权由ptx接管，如果原来mutex对象处理加锁状态，就需要ptx在以后进行解锁了。

for (int num = 0; num < 10000; num++) {
    unique_lock<mutex> muGuard(myMutex);
    mutex* ptx = muGuard.release();//解除myMutex1(mutex对象)和 muGuard绑定
    //操作事务
    test_list.push_back(num);
    ptx->unlock();//myMutex1所有权由ptx接管，由ptx进行解锁
}

lock的代码段越少，执行越快，整个程序的运行效率越高。

• 锁住的代码少，叫做粒度细，执行效率高；
• 锁住的代码多，叫做粒度粗，执行效率低；
  -只锁定共享的数据

4.unique_lock所有权的传递

unique_lock muGuard1(myMutex);
把myMutex1和muGuard绑定在了一起，也就是muGuard拥有myMutex1的所有权

4.1 使用move转移

unique_lock muGuard2(std::move(muGuard1));
之前muGuard1拥有myMutex的所有权，muGuard1可以把自己对myMutex的所有权转移，但是不能复制。现在muGuard2拥有myMutex的所有权。

4.2. 在函数中return一个临时变量，也可以实现转移

unique_lock<mutex> aFunction()
{
    unique_lock<mutex> tmpguard(myMutex);
    //移动构造函数那里讲从函数返回一个局部的unique_lock对象是可以的
    //返回这种局部对象会导致系统生成临时的unique_lock对象，并调用unique_lock的移动构造函数
    return tmpguard;
}
// 然后就可以在外层调用，在muGuard2具有对myMutex的所有权
std::unique_lock<std::mutex> muGuard2 = aFunction();