C++ 实现线程安全的任务队列

C++ 实现线程安全的任务队列

flyfish 2015-3-6

一、三个接口函数说明

1 add 新增任务
2 get_nonblocking 非阻塞获取任务或者空任务
3 get_blocking 阻塞获取任务
头文件

#pragma once
#include <deque>
#include <boost/thread/mutex.hpp>
#include <boost/thread/locks.hpp>
#include <boost/thread/condition_variable.hpp>


//任务 网络发送任务使用的结构，通常有一个发送缓冲区和一个实际要发送的长度
class task
{
public:
	unsigned char data[2048];
	unsigned int len;//实际发送长度
	task::task();
	task::~task();
};


class task_queue
{
private:
	std::deque<task> tasks;
	boost::mutex tasks_mutex;
	boost::condition_variable cv;
public:
	task_queue::task_queue();
	task_queue::~task_queue();


	void add(const task& task);
	std::tuple<bool,task> get_nonblock();
	task get_block();
};

实现文件

#include "task_queue.h"


//task
task::task()
{
	for (int i=0;i<2048;i++)
		data[i] = 0;
}
task::~task()
{


}


// task queue
task_queue::task_queue()
{


}
task_queue::~task_queue()
{


}
void task_queue::add(const task& task)
{
	boost::unique_lock<boost::mutex> lock(tasks_mutex);//不允许其他线程执行 
	tasks.push_back(task);
	lock.unlock();
	cv.notify_one();//通知其他线程继续
}
std::tuple<bool,task> task_queue::get_nonblock()
{
	boost::lock_guard<boost::mutex> lock(tasks_mutex);
	std::tuple<bool,task> ret;
	if (!tasks.empty())
	{
		ret=std::make_tuple(true,tasks.front());
		tasks.pop_front();
	}
	else
	{
		task tmp;
		ret=std::make_tuple(false,tmp);
	}
	return ret;
}




task task_queue::get_block()
{
	boost::unique_lock<boost::mutex> lock(tasks_mutex);
	while (tasks.empty())
	{
		cv.wait(lock);
	}
	task ret=tasks.front();
	tasks.pop_front();
	return ret;
}

二 解释
1 notify_one用于唤醒一个等待该条件(condition)发生的线程
2 可以使用boost::mutex::scoped_lock 替换boost::unique_lock<boost::mutex>，可以避免遗漏unlock
例如

boost::mutex mutex_;
try
{
	mutex_.lock();
	//do something
	mutex_.unlock();
}
catch(...)
{
	mutex_.unlock();
	return 0;
}

使用boost::mutex::scoped_lock就可以避免catch遗漏unlock

3 boost::unique_lock仅仅比boost::lock_guard附加一些功能


4 如果任务在获取之后不删除，就可以使用多读一写方式，就要实现读写锁

读操作发生时： 写线程停止操作，允许多个线程同时读操作
写操作发生时： 只允许同一时刻只有一个线程写操作，其他无论读写线程全部停止。
代码类似

typedef boost::shared_lock<boost::shared_mutex> r_lock; 
typedef boost::unique_lock<boost::shared_mutex> w_lock;  
boost::shared_mutex mutex_;  


void read()  
{  
	r_lock lock(mutex_);  
	//do something  
}  
void write()  
{  
	w_lock lock(mutex_);  
	//do something  
}

模板方式

<pre name="code" class="cpp">#pragma once
#include <tuple>
#include <deque>
#include <boost/thread/mutex.hpp>
#include <boost/thread/locks.hpp>
#include <boost/thread/condition_variable.hpp>


template <typename T>
class task_queue
{
private:
	std::deque<T> tasks;
	boost::mutex tasks_mutex;
	boost::condition_variable cv;
public:

	void add(const  T&  t)
	{
		boost::unique_lock<boost::mutex> lock(tasks_mutex); 

		tasks.push_back(t);
		lock.unlock();
		cv.notify_one();
	}
	std::tuple<bool, T> get_nonblock()
	{
		boost::lock_guard<boost::mutex> lock(tasks_mutex);
		std::tuple<bool,T> ret;
		if (!tasks.empty())
		{
			ret=std::make_tuple(true,tasks.front());
			tasks.pop_front();
		}
		else
		{
			T tmp;
			ret=std::make_tuple(false,tmp);
		}
		return ret;
	}
	T get_block()
	{
		boost::unique_lock<boost::mutex> lock(tasks_mutex);
		while (tasks.empty())
		{
			cv.wait(lock);
		}
		T ret=tasks.front();
		tasks.pop_front();
		return ret;
	}
		
};

以上程序在VC2010 Boost库下编译通过