创建多个线程、互斥量、死琐

创建多个线程

#include<iostream>
#include<thread>
#include<vector>
using namespace std;
void print(int i)
{
    cout<<"子线程"<<i<<"开始"<<endl;
    cout<<"子线程"<<i<<"结束"<<endl;
}
int main()
{
    vector<thread>myThreads;
    for(int i=0; i<10; i++)
        myThreads.push_back(thread(print,i));
    for(auto iter = myThreads.begin(); iter!=myThreads.end(); ++iter)
    {
        iter->join();
    }
    cout<<"主线程结束"<<endl;
    return 0;
}

由下图可以看出多个线程的执行是不确定的，和操作系统对线程的调度有关。

互斥量 多线程保护共享数据

问题：一个线程往队列内插入数据，另一个线程往队列内取数据，在没有保护措施的情况下，此时的程序是不稳定的。
措施：采取使用互斥的方法保护共享数据

#include<iostream>
#include<thread>
#include<vector>
#include<list>
using namespace std;

class A
{
public:
    void input()
    {
        for(int i=0;i<100000;i++)
        {
            cout<<"插入元素"<<i<<endl;
            msg.push_back(i);
        }
    }

    void output()
    {
        for(int i=0;i<100000;i++)
        {
            if(msg.empty())
            {
                cout<<"队列为空"<<endl;
            }
            else
            {
                int command = msg.front();
                cout<<"取出元素"<<command<<endl;
                msg.pop_front();
            }
        }
    }

private:
    list<int>msg;
};

int main()
{
    A myobja;
    thread insert_thread(&A::input,&myobja);
    thread pop_thread(&A::output,&myobja);
    insert_thread.join();
    pop_thread.join();
    cout<< "线程执行完成" <<endl;
    return 0;
}

互斥量的用法

1.lock(),unlook()

先lock、共享数据、unlock
成对使用

void input()
{
    for(int i=0;i<100000;i++)
    {
        my_mutex.lock();  //加锁
        cout<<"插入元素"<<i<<endl;
        msg.push_back(i);
        my_mutex.unlock();//解锁
    }
}

void output()
{
    for(int i=0;i<100000;i++)
    {
        my_mutex.lock();  //加锁
        if(msg.empty())
        {
            cout<<"队列为空"<<endl;
        }
        else
        {
            int command = msg.front();
            cout<<"取出元素"<<command<<endl;
            msg.pop_front();
        }
        my_mutex.unlock();//解锁
    }
}

2.模板类std::lock_guard

可取代lock、unlock()

void output()
{
    lock_guard<mutex>guard(my_mutex);
    /*
    构造函数里调用look()
    析构函数里调用unlook()
    缺点：不够灵活
    */
    for(int i=0;i<100000;i++)
    {
        if(msg.empty())
            cout<<"队列为空"<<endl;
        else
        {
            int command = msg.front();
            cout<<"取出元素"<<command<<endl;
            msg.pop_front();
        }
    }
}

死琐

A等B，B等A或者有一个互等的循环
产生死锁

#include<iostream>
#include<thread>
#include<vector>
#include<list>
#include<mutex>
using namespace std;

class A
{
public:
    void input()
    {
        my_mutex1.lock();
        for(int i=0;i<1000000;i++)
            i=i;
        /*
        其他程序
        */
        my_mutex2.lock();

        my_mutex1.unlock();
        my_mutex2.unlock();
    }

    void output()
    {
        my_mutex2.lock();
        for(int i=0;i<1000000;i++)
            i=i;
        /*
        其他程序
        */
        my_mutex1.lock();

        my_mutex1.unlock();
        my_mutex2.unlock();
    }

private:
    list<int>msg;
    mutex my_mutex1;   ///互斥量1
    mutex my_mutex2;   ///互斥量2
};

int main()
{
    A myobja;
    thread insert_thread(&A::input,&myobja);
    thread pop_thread(&A::output,&myobja);
    insert_thread.join();
    pop_thread.join();
    cout<< "线程执行完成" <<endl;
    return 0;
}

上面程序进程一把一号锁锁住等待二号锁
上面程序进程二把二号锁锁住等待一号锁
产生互相等待

解决方案，保持调用顺序一致理论上不会死锁

std::lock()

一次锁住两个或以上的互斥量
如果失败则一个都不锁，要么全都锁住。从而避免死琐的问题

std::lock_guard的std::adopt_lock参数

lock_guard (mutex_type& m, adopt_lock_t tag);
lock_guard 对象管理 Mutex 对象 m，与 locking 初始化(1) 不同的是， Mutex 对象 m 已被当前线程锁住。

lock_guard<mutex>guard(my_mutex1,std::adopt_lock_t);

std::unique_lock

std::unique_lock 的构造函数的数目相对来说比 std::lock_guard 多，其中一方面也是因为 std::unique_lock 更加灵活，从而在构造 std::unique_lock 对象时可以接受额外的参数。

参数	功能
默认构造函数	新创建的 unique_lock 对象不管理任何 Mutex 对象。
locking	新创建的 unique_lock 对象管理 Mutex 对象 m，并尝试调用 m.lock() 对 Mutex 对象进行上锁，如果此时另外某个 unique_lock 对象已经管理了该 Mutex 对象 m，则当前线程将会被阻塞。
try-locking	新创建的 unique_lock 对象管理 Mutex 对象 m，并尝试调用 m.try_lock() 对 Mutex 对象进行上锁，但如果上锁不成功，并不会阻塞当前线程。
deferred	新创建的 unique_lock 对象管理 Mutex 对象 m，但是在初始化的时候并不锁住 Mutex 对象。 m 应该是一个没有当前线程锁住的 Mutex 对象。
adopting	新创建的 unique_lock 对象管理 Mutex 对象 m， m 应该是一个已经被当前线程锁住的 Mutex 对象。(并且当前新创建的 unique_lock 对象拥有对锁(Lock)的所有权)。
locking一段时间(duration)	新创建的 unique_lock 对象管理 Mutex 对象 m，并试图通过调用 m.try_lock_for(rel_time) 来锁住 Mutex 对象一段时间(rel_time)。
locking直到某个时间点(time point)	新创建的 unique_lock 对象管理 Mutex 对象m，并试图通过调用 m.try_lock_until(abs_time) 来在某个时间点(abs_time)之前锁住 Mutex 对象。
拷贝构造 [被禁用]	unique_lock 对象不能被拷贝构造。
移动(move)构造	新创建的 unique_lock 对象获得了由 x 所管理的 Mutex 对象的所有权(包括当前 Mutex 的状态)。调用 move 构造之后， x 对象如同通过默认构造函数所创建的，就不再管理任何 Mutex 对象了。

综上所述，由 (2) 和 (5) 创建的 unique_lock 对象通常拥有 Mutex 对象的锁。而通过 (1) 和 (4) 创建的则不会拥有锁。通过 (3)，(6) 和 (7) 创建的 unique_lock 对象，则在 lock 成功时获得锁。