54 C++ 多线程 条件变量 condition_variable,wait(),notify_one()
一 前提：之前代码的缺陷
在前面我们使用两个线程 ，一个线程读，一个线程写来完成对于共享数据访问。
我们把这个代码 先放在这里，方便回忆，然后说明代码可能存在的问题，然后改动。
class Teacher174 {
private:
mutex mymutex;
list mylist;
public:
void writefunc() {
for (size_t i = 0; i < 1000; i++)
{
mymutex.lock();
mylist.push_back(i);
cout << "写入数据为： i= " << i << endl;
mymutex.unlock();
}
}
void readfunc() {
for (size_t i = 0; i < 1000; i++)
{
mymutex.lock();
if (!mylist.empty()) {
cout << "读取到的值为 ：" << mylist.front() << endl;
mylist.pop_front();
}
cout << "读取第" << i << "次" << endl;
mymutex.unlock();
}
}
};
void main() {
Teacher174 tea;
thread readthread(&Teacher174::readfunc, &tea);
thread writethread(&Teacher174::writefunc, &tea);
readthread.join();
writethread.join();
cout << "end" << endl;
} 我们将多次运行的结果随便找一个贴出来
读取第0次
写入数据为： i= 0
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end
缺陷原因：
我们看到由于当读线程 得到CPU 后，很多时候mylist中是没有数据的，那么这次就白白的获得了资源，那么有什么有一种机制去解决这种问题呢？condition_variable就是为了这种问题而来的。
二 condition_variable
是个类，需要和一个互斥量结合使用。
更具体的说：是要和 unique_lock使用,参考 wait()方法需要的参数
三 使用举例以及函数详解都在代码注释中
class Teacher175 {
private:
mutex mymutex;
list mylist;
condition_variable mycon;
public:
void writefunc() {
for (size_t i = 0; i < 100; i++)
{
//std::chrono::milliseconds readdura(20);
//this_thread::sleep_for(readdura);
cout << "writefuncj" << endl;
//for (int j = 0; j < 50; j ++ ) {
// cout << "writefuncj = " << j << endl;
//}
//3.锁住
unique_lock sbguard(mymutex);
mylist.push_back(i);
cout << "writefuncalready locked 写入数据为： i= " << i << endl;
//4.当notify_one()方法调用的时候，会去通知mycon.wait()等待的线程，
//但是注意，这时候mutex还没有释放，理论上应该在调用 mycon.notify_one()后，马上释放mutex。
//那么释放mutex后，调用了mycon.wait()的线程会马上获得CPU 吗？实验测试，不一定。
//也就是说：即使
mycon.notify_one();
cout << "aaa" << endl;
}
}
void readfunc() {
for (size_t i = 0; i < 100; i++)
{
cout << "readfunc" << endl;
//1.锁住
unique_lock sbguard(mymutex);
cout << "readfuncalready locked" << endl;
//2.wait函数的意思是：判断后面的lambda表达式的返回值。
//如果lambda返回值是 false，则会阻塞到这里，并将mymutex的锁子释放。
//阻塞到什么时候呢？直到有人调用notify_one()方法。
//3. 当其他线程调用了notify_one（）后，也释放了锁子后。CPU这时候并不一定马上把线程切换给readthread。实验证明，当我们在writefunc中循环50次的打印writej的时候，当调用了writefunc的notify_one，writefunc还是很大几率拿到CPU，然后打印20多次writej后，readfunc的wait()才会得到CPU。
//wait()会不断地尝试获取互斥量锁，注意这里，前提是CPU 又分配给了readthread，
//如果获取了互斥量锁子，则判断条件是否成立，如果lambda返回的true，则流程走完，
//如果lambda返回的false,那么流程还是会卡在wait()方法这里，并且释放mutex，等着下一次notify_one()。
//4. wait函数只有一个参数的情况。只有一个参数的写法 mycon.wait(sbguard), 等同于mycon.wait(sbguard，false)
//4.1 也就说是，wait()只有一个参数的时候，一定会阻塞在这里，释放mutex。等待nofity_one的调用后，readthread又得到CPU后：往下执行，这时候默认lamda的返回值是true了。
//4.2 一般case下，建议要使用带两个参数的wait方法，
//这是因为，在多个读线程都在wait的情况下，当写入一次数据后，
//如果调用了两个nofity_one，那么两个readthread的wait这里都会去抢MUTEX，
//假设一前一后抢到了，那么实际上mylist中只有一个数据，那么第二个抢到mutex的，
//会有机会再次判断lambda表达式，继续等待下一次notify-one,。
//如果wait()只有一个参数，得到notify_one后，就默认是true了，
//流程往下走，按照目前代码的流程就会从一个empty的list中拿数据，问题就会发生
//4.3 当有多个read线程在wait()的时候，，只写入了一个数据后，nofity_all,也会发生上述的行为。上述bug和这块的bug，也叫做虚假唤醒。
//5. notify_one只能唤醒一个 wait的线程，notify_all能唤醒全部。
//6. 线程代码，这块要深入思考。确定没有问题再用。
//7. 这里还有一个问题，暂时没有想到如何验证。
//7.1 如果我们有多个read线程，多个write线程。read线程的作用是连接另一个服务器（假设这个过程要花费的时间比较多）。
//那么有没有这样的一种可能，就是当write线程notify_one()8次，但是由于read线程第一次收到后，wait判断lambda表达式为true，流程往下走，但是花费时间很多，这时候，2，3,4,5,6,7,8次的notify_one都来了，会丢失吗？重复的怎么办？
//8.注意，在代码中 注释的代码，都是自己在验证各种case下的 流程，
//9.注意2，在运行这段代码的时候，线程每次的运行代码都不一样，这是很正常的，
//10.注意3：线程的运行和电脑的配置也有关系，因此有情况下，可以想办法将电脑调节成 省电模式，
//11.总之：线程这块坑多，问题多，写业务代码时一定要清楚每一行代码是干啥的。最好是将业务逻辑和 每个知识点 结合的时候写一个小的demo，log加够，在各种情况下运行测试。不然出了问题不好分析
mycon.wait(sbguard, [this]() {
if (!this->mylist.empty()) {
cout << "789true" << endl;
return true;
}
else {
cout << "123false" << endl;
return false;
}
});
if (!mylist.empty()) {
cout << "读取到的值为 ：" << mylist.front() << endl;
mylist.pop_front();
}
//std::chrono::milliseconds readdura(50000);
//this_thread::sleep_for(readdura);
cout << "读取第" << i << "次" << endl;
}
}
};
void main() {
Teacher175 tea;
thread readthread(&Teacher175::readfunc, &tea);
thread writethread(&Teacher175::writefunc, &tea);
readthread.join();
writethread.join();
cout << "end" << endl;
}