C++11中的Condition

C++11中的Condition_variable

C++11中的condition_variable

在C++11中，条件变量（std::condition_variable）是线程同步机制之一，用于在多线程环境中实现线程间的通信和协调。它允许一个或多个线程在某个条件尚未满足时等待，直到其他线程通知条件已经满足。条件变量通常与互斥锁（std::mutex）一起使用，以确保线程安全。

1. 包含头文件

在使用条件变量之前，需要包含 <condition_variable> 和 <mutex> 头文件：

#include <condition_variable>
#include <mutex>

2. 声明条件变量和互斥锁

条件变量需要与互斥锁配合使用，互斥锁用于保护共享资源，条件变量用于线程间的同步。

std::mutex mtx; // 互斥锁
std::condition_variable cv;  // 条件变量

3. 等待条件

线程可以通过 cv.wait() 或 cv.wait_for() 等方法等待条件满足。cv.wait() 需要一个互斥锁作为参数，并且会自动释放互斥锁，直到条件变量被通知为止。在等待期间，线程会被阻塞。

std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 加锁
cv.wait(lock,[](){return condition;  };);// 等待条件满足

condition 是一个布尔表达式，用于判断是否满足等待条件。
std::unique_lock 是一种更灵活的互斥锁，支持延迟加锁和解锁。

4. 通知条件

当条件满足时，可以通过 cv.notify_one() 或 cv.notify_all() 唤醒等待的线程：

cv.notify_one()：唤醒一个等待的线程。
cv.notify_all()：唤醒所有等待的线程。

示例代码

以下是一个完整的示例，展示了如何使用条件变量实现生产者-消费者模型：

#include <iostream>
#include<mutex>
#include<condition_variable>
#include<thread>
#include<queue>
using namespace std;

std::queue<int> que; // 共享队列
std::mutex mtx;      // 互斥锁
std::condition_variable cv; // 条件变量

// 生产者线程
void Producer()
{
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 加锁
        que.push(i); // 生产数据
        cout << "Producer " << i << endl;
        lock.unlock();
        cv.notify_one(); // 通知消费者
        std:this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
    }
}

// 消费者线程
void Customer()
{
    while (true)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx); // 加锁
        cv.wait(lock, []() {return !que.empty(); }); // 等待队列非空
        int nValue = que.front(); // 消费数据
        que.pop();
        std::cout << "customer " << nValue << endl;
        if (nValue == 9)
            break;
        lock.unlock();
        std:this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100));
    }
}

int main()
{
    std::thread th1(Producer);
    std::thread th2(Customer);
    th1.join();
    th2.join();

    std::cout << "Hello World!\n";
}

代码运行结果：

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