C/C++ 和其他语言中的条件变量使用模式

Posted 2023-02-16

【中文标题】C/C++ 和其他语言中的条件变量使用模式

【英文标题】：Condition variable usage pattern in C/C++ and other languages

【发布时间】：2015-12-08 20:07:20

【问题描述】：

如果您查看描述条件变量 (cv) 用法的文档，您会看到例如在 PThreads 和 C++ 中，您无需持有 cv 的互斥锁即可在此 cv 上调用 notify。而例如在 Java 和 Python 中，您必须锁定互斥体才能执行相同的操作。

考虑到像 Java 这样的语言的实现最终会使用一些本机线程工具，是否有一些深层原因为什么会以这种方式实现（我是关于后一种情况）？

【问题讨论】：

可能它不是在 pthreads 之上实现的 .. 但这只是一个假设。我觉得这个问题在cs.stackexchange.com 上可能会得到更好的（甚至任何）答案...

显然 JVM 可以这样实现它，但它犯了一个常见的错误，我见过很多很多人在 c++ 中以相当低的成本做的可能性很小（你需要持有一个锁有点长，但就是这样）

@Voo 错误是在修改条件所依赖的数据时没有持有互斥锁？

@vehsakul 检查条件（这通常取决于正在修改的数据）而不持有锁。是的，在某些情况下这是完全有效的，但它为错误创造了很大的机会。托管语言归根结底都是关于交易性能的选项以确保安全。我个人认为这里的权衡是合理的，我不认为有很多现实生活中的例子会产生很大的不同。

@Voo 好的，您关于安全与性能的观点很明确。

【参考方案1】：

Java notify 和notifyAll 基本同步工具都要求您在调用它们之前对对象进行同步。这是为了一个简单的安全点，因为它还要求您在 waiting 之前同步它们。

例如，如果您有两个线程。一个线程从缓冲区读取数据，一个线程将数据写入缓冲区。

读数据线程需要等到写数据线程完成将一个数据块写入缓冲区，然后才能读取该块。

如果 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法可以在不同步的情况下调用，那么您可以获得一个竞争条件：

读取线程调用wait()，线程被加入等待队列。

同时，写入线程调用notify()表示已添加数据。

读取线程错过了更改并永远等待，因为notify() 在wait() 之前被处理。

通过强制 wait 和 notify 在同步块内发生，可以消除这种竞争条件。