线程之间的信号

Posted 2023-03-25

【中文标题】线程之间的信号

【英文标题】：Signaling between threads

【发布时间】：2013-09-21 18:11:21

【问题描述】：

应用程序设计

我有一个 C++ 应用程序，它有一个生产者线程、多个队列（在运行时创建）和消费者线程。

生产者线程通过 Tcp/Ip 获取数据并放入相应的队列（例如，如果数据是 A 类型并放入队列 A）。

消费者线程当前从1-n循环队列以处理来自每个队列的数据。

根据要求，无需跟踪上次更新或最少更新的队列。只要有任何队列被更新，消费者就应该处理 1 - n 个队列。

如果任何队列的大小超过定义的限制，生产者线程将在插入新项目之前弹出第一个项目（以管理队列大小）。

线程之间的资源同步和信令：

在这个实现中，消费者线程应该休眠，直到没有队列有来自侦听器的数据。只有当生产者将数据放入任一队列时，消费者线程才会唤醒。

使用互斥锁在 2 个线程之间同步多个队列。 每当生产者将数据放入任何队列时，都会在线程之间实现事件信号以唤醒消费者线程。

然而，这种唤醒消费者线程的信号方式，尽管任何队列中有数据，消费者仍有可能进入睡眠状态。

问题：

让我们以这个场景为例，假设消费者正在处理第 n 个队列的数据；同时，生产者有可能将数据放入 n-1、n-2 队列，并且由于消费者处于清醒状态并正在处理第 n 个数据，因此信令无效。一旦消费者处理完第n个队列数据，它就会休眠，并且在监听器给出任何进一步的信号之前，n-1，n-2中的数据将不会被处理。

我们如何解决这种情况？ 人们还建议使用信号量。信号量与这种情况相关吗？

提前致谢。

【问题讨论】：

你怎么看？你的解决方案是什么？

也许信号量是不够的，因为消费者仍然没有得到信息来重新扫描更改/插入的项目。它只是得到 hios 标志：轮到你了。您可以使用消费者每次读取的共享变量，它完成一个队列项目（比如说最后一个），然后检查一个由生产者设置的变量，它应该从头开始再次检查队列.如果是这样，您可能需要什么-

【参考方案1】：

这是 C++11 std::condition_variable 的经典示例。

这种情况下的条件是消耗性资源的可用性。如果消费者线程耗尽工作，他waits 在条件变量上有效地让他进入睡眠状态。每次插入队列后的生产者notifys。必须小心安排锁定，以使队列上的争用保持最小，同时仍然避免消费者错过通知并进入睡眠但工作可用的情况。

【参考方案2】：

信号量可以工作，是的。

但我不完全确定它是否有必要。听起来您的问题纯粹是因为消费者线程在处理队列 N 后无法环回。它应该在连续看到 N empty 队列后进入睡眠状态，同时持有互斥锁以确保同时没有添加任何条目。

当然，一直持有该互斥体是大材小用。相反，您应该继续循环，一一清空队列并计算您看到的空队列数量。一旦您连续看到 N 个空队列，请使用互斥锁，这样您就知道不能添加新条目，然后重新检查。

这确实取决于您的信号机制。强大的信号机制允许您在线程进入对该信号的检查之前发出信号。这是必要的，因为否则您会遇到竞争条件。

【参考方案3】：

您可以使用select 并在由信号生成的文件描述符上等待它 -> 这样它就可以等待超时（选择有它们）并在收到信号时唤醒（信号必须被屏蔽和阻塞）。当signalfd（查看man signalfd）可读时，您可以从中读取struct signalfd_siginfo 并检查ssi_signo 的信号编号（如果它是您用于通信的信号编号）。