互斥鎖完成

#include <iostream> #include <deque> #include <thread> #include <mutex>std::deque<int> q; std::mutex mtx;static void produce(int val) {while(val--) {std::unique_lock<std::mutex> guard(mtx);q.push_front(val);mtx.unlock();std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));} } static void consumer() {int data = INT_MAX;while(data != 0) {std::unique_lock<std::mutex> guard(mtx);if (!q.empty()) {data = q.back();q.pop_back();std::cout << data << std::endl;mtx.unlock();} else {mtx.unlock();}} } void test() {std::thread t1(produce,3);std::thread t2(consumer);t1.join();t2.join(); }int main() {test();return 0; }

效果如下：

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Process finished with exit code 1

produce在生產(chǎn)過程中，std::this_thread::sleep_for (std::chrono::seconds(1));表示延時1s,所以生產(chǎn)過程很慢。
consumer存在著一個while循環(huán)，只有在接收到表示結(jié)束的數(shù)據(jù)的時候，才會停止，每次循環(huán)內(nèi)部，都是先加鎖，判斷隊列不空，然后就取出一個數(shù)，最后解鎖。這樣其實做了很多無用功，并且CPU占用率很高
可以在consumer內(nèi)部也加一個小延時，在一次判斷后，如果發(fā)現(xiàn)隊列是空的，那就懲罰一下自己，延時一下，減少CPU的占用率。

static void consumer() {int data = INT_MAX;while(data != 0) {std::unique_lock<std::mutex> guard(mtx);if (!q.empty()) {data = q.back();q.pop_back();std::cout << data << std::endl;mtx.unlock();} else {mtx.unlock();std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));}} }

條件變量改進模型

c++11提供了#include <condition_variable>頭文件,std::condition_variable可以和std::mutex結(jié)合一起使用，其中有兩個重要的接口，notify_one()和wait()。
wait()可以讓線程陷入休眠狀態(tài)，在消費者生產(chǎn)者模型中，如果生產(chǎn)者發(fā)現(xiàn)隊列中沒有東西，就可以讓自己休眠.notify_one()就是喚醒處于wait中的其中一個條件變量.
那什么時刻使用notify_one()比較好呢，當然是在生產(chǎn)者往隊列中放數(shù)據(jù)的時候了，隊列中有數(shù)據(jù)，就可以趕緊叫醒等待中的線程起來干活了。
下面是主要修改代碼：

std::condition_variable cond;static void produce(int val) {while(val--) {std::unique_lock<std::mutex> guard(mtx);q.push_front(val);mtx.unlock();cond.notify_one(); // 提醒一個waiting的線程std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));} } static void consumer() {int data = INT_MAX;while(data != 0) {std::unique_lock<std::mutex> guard(mtx);// 如果隊列為空，就一直等直到被notify_one喚醒while(q.empty())cond.wait(guard);data = q.back();q.pop_back();mtx.unlock();std::cout << data << std::endl;} }

此時CPU的占用率也很低，因為在消費者端，隊列為空時，將控制權(quán)交給了cpu，直到被喚醒。
需要注意的是在判斷隊列是否為空的時候，使用的是while(q.empty())，而不是if(q.empty())
這是因為wait()從阻塞到返回，不一定就是由于notify_one()函數(shù)造成的，還有可能由于系統(tǒng)的不確定原因喚醒（可能和條件變量的實現(xiàn)機制有關(guān)），這個的時機和頻率都是不確定的，被稱作偽喚醒，如果在錯誤的時候被喚醒了，執(zhí)行后面的語句就會錯誤，所以需要再次判斷隊列是否為空，如果還是為空，就繼續(xù)wait()阻塞。
在管理互斥鎖的時候，使用的是std::unique_lock而不是std::lock_guard，在上一篇筆記C++多線程快速入門（二）共享數(shù)據(jù)同步以及數(shù)據(jù)競爭中，談到過ock_guard沒有l(wèi)ock和unlock接口，而unique_lock提供了。這里的話也是由于此點原因。因為在wait()函數(shù)之前，使用互斥鎖保護了，如果wait的時候什么都沒做，豈不是一直持有互斥鎖？那生產(chǎn)者也會一直卡住，不能夠?qū)?shù)據(jù)放入隊列中了。所以，wait()函數(shù)會先調(diào)用互斥鎖的unlock()函數(shù)，然后再將自己睡眠，在被喚醒后，又會繼續(xù)持有鎖，保護后面的隊列操作。
另外除了notify_one()函數(shù)，c++還提供了notify_all()函數(shù)，可以同時喚醒所有處于wait狀態(tài)的條件變量。

參考

https://blog.csdn.net/qq_43145072/article/details/103732176

往期內(nèi)容回顧

C++多線程快速入門（二）共享數(shù)據(jù)同步以及數(shù)據(jù)競爭
C++多線程快速入門（一）：基本&常用操作

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C++多线程快速入门（三）：生产者消费者模型与条件变量使用的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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