C++11多线程 unique_lock详解

Posted 2022-12-10 u012507022

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1.unique_lock取代lock_guard

2. unique_lock的第二个参数

2.1 std::adopt_lock

2.2 std::try_to_lock

2.3 std::defer_lock

3. unique_lock的成员函数

3.1 lock()，加锁

3.2 unlock(),解锁

3.3 try_lock()

3.4 release()

4. unique_lock所有权的传递

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1.unique_lock取代lock_guard

unique_lock是个类模板，工作中，一般lock_guard(推荐使用)；lock_guard取代了mutex的lock()和unlock();

unique_lock比lock_guard灵活很多，效率上差一点，内存占用多一点。

2. unique_lock的第二个参数

lock_guard可以带第二个参数：

std::lock_guard<std::mutex> sbguard1(my_mutex1, std::adopt_lock);// std::adopt_lock标记作用；

2.1 std::adopt_lock

表示这个互斥量已经被lock了（你必须要把互斥量提前lock了 ，否者会报异常）；

std::adopt_lock标记的效果就是假设调用一方已经拥有了互斥量的所有权（已经lock成功了）；通知lock_guard不需要再构造函数中lock这个互斥量了。

unique_lock也可以带std::adopt_lock标记，含义相同，就是不希望再unique_lock()的构造函数中lock这个mutex。

用std::adopt_lock的前提是，自己需要先把mutex lock上；用法与lock_guard相同。

2.2 std::try_to_lock

我们会尝试用mutex的lock()去锁定这个mutex,但如果没有锁定成功，我也会立即返回，并不会阻塞在那里；

用这个try_to_lock的前提是你自己不能先lock。实例代码如下：

#include<iostream>
#include<thread>
#include<string>
#include<vector>
#include<list>
#include<mutex>

using namespace std;

class A

public:
	void inMsgRecvQueue()
	
		for (int i = 0; i < 10000; i++)
		
			cout << "inMsgRecvQueue()执行，插入一个元素" << i << endl;
			 
				std::unique_lock<std::mutex> sbguard(my_mutex, std::try_to_lock);
				if (sbguard.owns_lock())
				
					//拿到了锁
					msgRecvQueue.push_back(i); 
					//...
					//其他处理代码
				
				else
				
					//没拿到锁
					cout << "inMsgRecvQueue()执行，但没拿到锁头，只能干点别的事" << i << endl;
				
			
		
	

	bool outMsgLULProc(int &command)
	
		my_mutex.lock();//要先lock(),后续才能用unique_lock的std::adopt_lock参数
		std::unique_lock<std::mutex> sbguard(my_mutex, std::adopt_lock);

		std::chrono::milliseconds dura(20000);
		std::this_thread::sleep_for(dura);  //休息20s

		if (!msgRecvQueue.empty())
		
			//消息不为空
			int command = msgRecvQueue.front();//返回第一个元素，但不检查元素是否存在
			msgRecvQueue.pop_front();//移除第一个元素。但不返回；
			
			return true;
		
		return false;
	
	//把数据从消息队列取出的线程
	void outMsgRecvQueue()
	
		int command = 0;
		for (int i = 0; i < 10000; i++)
		
			bool result = outMsgLULProc(command);

			if (result == true)
			
				cout << "outMsgRecvQueue()执行，取出一个元素" << endl;
				//处理数据
			
			else
			
				//消息队列为空
				cout << "inMsgRecvQueue()执行，但目前消息队列中为空！" << i << endl;
			
		
		cout << "end!" << endl;
	

private:
	std::list<int> msgRecvQueue;//容器（消息队列），代表玩家发送过来的命令。
	std::mutex my_mutex;//创建一个互斥量（一把锁）
;

int main()

	A myobja;

	std::thread myOutMsgObj(&A::outMsgRecvQueue, &myobja);
	std::thread myInMsgObj(&A::inMsgRecvQueue, &myobja);

	myOutMsgObj.join();
	myInMsgObj.join();

	cout << "主线程执行！" << endl;

	return 0;

2.3 std::defer_lock

用std::defer_lock的前提是，你不能自己先lock,否则会报异常

std::defer_lock的意思就是并没有给mutex加锁：初始化了一个没有加锁的mutex。

我们借着defer_lock的话题，来介绍一些unique_lock的重要成员函数

3. unique_lock的成员函数

3.1 lock()，加锁

3.2 unlock(),解锁

defer_lock、lock()与unlock() 实例代码 如下 ：

void inMsgRecvQueue()
	
		for (int i = 0; i < 10000; i++)
		
			cout << "inMsgRecvQueue()执行，插入一个元素" << i << endl;
			std::unique_lock<std::mutex> sbguard(my_mutex, std::defer_lock);//没有加锁的my_mutex
			sbguard.lock();//咱们不用自己unlock
			//处理共享代码

		    //因为有一些非共享代码要处理
			sbguard.unlock();
			//处理非共享代码要处理。。。

			sbguard.lock();
			//处理共享代码

			msgRecvQueue.push_back(i);
			//...
			//其他处理代码
			sbguard.unlock();//画蛇添足，但也可以
		
	

3.3 try_lock()

尝试给互斥量加锁，如果拿不到锁，返回false,如果拿到了锁，返回true,这个函数是不阻塞的；实例代码如下：

void inMsgRecvQueue()
	
		for (int i = 0; i < 10000; i++)
		
			std::unique_lock<std::mutex> sbguard(my_mutex, std::defer_lock);//没有加锁的my_mutex
			
			if (sbguard.try_lock() == true)//返回true表示拿到锁了
			
				msgRecvQueue.push_back(i);
				//...
				//其他处理代码
			
			else
			
				//没拿到锁
				cout << "inMsgRecvQueue()执行，但没拿到锁头，只能干点别的事" << i << endl;
			


		
	

3.4 release()

返回它所管理的mutex对象指针，并释放所有权；也就是说，这个unique_lock和mutex不再有关系。严格区分unlock()与release()的区别，不要混淆。

如果原来mutex对像处于加锁状态，你有责任接管过来并负责解锁。（release返回的是原始mutex的指针）。实例代码如下：

void inMsgRecvQueue()
	
		for (int i = 0; i < 10000; i++)
		
			std::unique_lock<std::mutex> sbguard(my_mutex);
			std::mutex *ptx = sbguard.release(); //现在你有责任自己解锁了

			msgRecvQueue.push_back(i);

			ptx->unlock(); //自己负责mutex的unlock了
		
	

为什么有时候需要unlock();因为你lock()锁住的代码段越少，执行越快，整个程序运行效率越高。有人也把锁头锁住的代码多少成为锁的粒度，粒度一般用粗细来描述；

a)锁住的代码少，这个粒度叫细，执行效率高；

b)锁住的代码多，这个粒度叫粗，执行效率低；

要学会尽量选择合适粒度的代码进行保护，粒度太细，可能漏掉共享数据的保护，粒度太粗，影响效率。

选择合适的粒度是高级程序员能力和实力的体现；

4. unique_lock所有权的传递

std::unique_lock<std::mutex> sbguard(my_mutex);//所有权概念

sbguard拥有my_mutex的所有权；sbguard可以把自己对mutex(my_mutex)的所有权转移给其他的unique_lock对象；

所以unique_lock对象这个mutex的所有权是可以转移，但是不能复制。

std::unique_lock<std::mutex> sbguard1(my_mutex);

std::unique_lock<std::mutex> sbguard2(sbguard1);//此句是非法的，复制所有权是非法的

std::unique_lock<std::mutex> sbguard2(std::move(sbguard));//移动语义，现在先当与sbguard2与my_mutex绑定到一起了

//现在sbguard1指向空，sbguard2指向了my_mutex

方法1 ：std::move()

方法2：return std:: unique_lock<std::mutex>  代码如下：

std::unique_lock<std::mutex> rtn_unique_lock()
	
		std::unique_lock<std::mutex> tmpguard(my_mutex);
		return tmpguard;//从函数中返回一个局部的unique_lock对象是可以的。三章十四节讲解过移动构造函数。
		//返回这种举报对象tmpguard会导致系统生成临时unique_lock对象，并调用unique_lock的移动构造函数
	

	void inMsgRecvQueue()
	
		for (int i = 0; i < 10000; i++)
		
			std::unique_lock<std::mutex> sbguard1 = rtn_unique_lock();

			msgRecvQueue.push_back(i);
		
	

 

注：该文是C++11并发多线程视频教程笔记，详情学习：https://study.163.com/course/courseMain.htm?courseId=1006067356