在等待通知 std::condition_variable 期间执行“等待回调”

Posted 2023-02-16

【中文标题】在等待通知 std::condition_variable 期间执行“等待回调”

【英文标题】：Execute a "wait callback" during the wait for a std::condition_variable to be notified

【发布时间】：2015-11-05 07:59:28

【问题描述】：

我以这种方式使用 std::condition_variable ：

void wait()

    std::unique_lock<std::mutex> lock(m_stateCompletedMutex);

    m_waitCondition.wait(lock, [this]()return (m_state == STATE_COMPLETED););

对此我很满意，但现在我想在“等待期间”执行一些代码（我不知道我是否可以这样说，但这就是想法）例如更新GUI 或增加等待计数器，或其他任何东西。

说我们正在使用 Qt，我尝试过这样的事情：

void wait()

    std::unique_lock<std::mutex> lock(m_stateCompletedMutex);

    while (m_state != STATE_COMPLETED)
    
        m_waitCondition.wait(lock);

        // Use this an example, it could be any code, executed in the waiting thread
        qApp->processEvents(QEventLoop::ExcludeUserInputEvents);
    

这里的目标是在我们等待工作线程完成时保持 GUI 响应（至少对系统事件，而不是用户输入）。

我对这段代码有两个问题：

1/ 是这样做的好方法，还是有更好的方法在“等待时”执行代码

2/“等待代码”（在我的示例中调用 qApp->processEvents）多久执行一次？它依赖于系统吗？还是取决于当前的 CPU 负载或其他任何东西？或者我应该使用 m_waitCondition.wait_for 来确保最低频率调用？

关于第 2 点/，我已经测试过监控它（使用 std::chrono::high_resolution_clock），在我的应用程序中延迟似乎在 200 毫秒到 4000 毫秒之间，我认为这是一个很大的范围。

【问题讨论】：

对于“等待时”执行代码，您需要创建新线程或进程。设计可以有 10 个线程，其中 9 个在给定时刻等待。通常.wait() 仅在对应的.notify 调用后返回。 虚假唤醒实际上很少见。

“虚假唤醒实际上很少见”：我也是这么想的。但是我已经用经过时间计数器测试了一个输出到控制台（而不是我的示例中的 qApp->processEvents 调用），并且消息大约每 200 毫秒到 4000 毫秒被写入控制台。

也就是说，您的.wait() 每 200-4000 毫秒唤醒一次只是虚假的（没有.notify() 在其他线程中调用）？

在我的示例中，qApp->processEvents 每 200-4000 毫秒调用一次？没有任何 notify()。

最简单的解决方案不是使用条件变量，而是让你的代码在它完成它正在做的任何事情时发出一个信号。信号发射可以通过 API 作为模板类型用户提供的仿函数的调用公开。

【参考方案1】：

不，这不是正确的方法。您绝不能在 Qt（或任何事件驱动框架）的主 (GUI) 线程上等待或休眠。

GUI 线程必须接收某种事件，而不是等待。如果一切都是 Qt（即不是一些不能被 Qt-isms “污染”的外部代码），那么只需让另一个线程在完成时发出一个信号。

否则，您可以采取user1034749的方法，并将回调传递给计算函数。反过来，该回调可以设置一个标志，或者坚持 Qt 的事件驱动特性，发出一个信号，沿着你的 GUI 进行下一步（即显示计算结果）。

如果你打电话给ProcessEvents()，很有可能你做错了。

【参考方案2】：

1/ 是这样做的好方法，还是有更好的方法在“等待时”执行代码

对我来说，“好方法”是从程序的 GUI 部分隐藏计算架构的细节。例如界面可能是这样的：

extern void calc_something(Params, const std::function<void ()> &end_calc_callback);

end_calc_callback 可以在另一个（非 GUI）线程上下文中调用。

所以用法会是这样的

std::atomic<bool> result_readyfalse;
calc_something(Params(), [&result_ready]()  result_ready = true; );
//wait result_ready

2/“等待代码”（我的>示例中的 qApp->processEvents 调用）多久执行一次？它依赖于系统吗？

您可以为QCoreApplication::processEvents 设置最大工作时间，请参阅 Qt 文档，了解设置超时时间取决于您的代码和用户， 例如让你有这样的代码：

std::atomic<bool> result_readyfalse;
calc_something(Params(), [&result_ready]()  result_ready = true; );
ProgressWindow pw;
pw.show();
while (!result_ready)
  qApp->processEvents(QEventLoop::ExcludeUserInputEvents, timeout);

假设你在 ProgressWindow 中有计时器来绘制一些动画， 人类可以延迟响应屏幕上的某些内容，比如说 200 毫秒 (https://en.wikipedia.org/wiki/Mental_chronometry) 然后取决于什么动画 你在 ProgressWindow 中显示，用户反应你可以选择超时。

【讨论】：

谢谢，但关于第 2 点/，我知道 processEvents 可以使用超时参数调用。我的问题不是关于这段代码被调用多长时间，而是多久调用一次。我的意思是，两个调用之间的延迟是多少，即使它不是“processEvents”。就我而言，我看到每次调用之间有 200 毫秒到 4000 毫秒的延迟，即使该调用只是打印到控制台的消息（不是 processEvent 调用）。这种延迟是如何造成的？

多久叫什么？ processEvents工作多长时间？

如何频繁，而不是多长时间。在我的情况下，我看到 200ms-4000ms 延迟 在 每次调用之间，即使调用只是打印到控制台的消息（不是 processEvent 调用）。这种延迟是如何造成的？

如果你使用绝对时钟来测量，而不是进程滴答测量，那么它取决于系统负载，加上要处理的事件数量。要解决此问题，您可以例如降低计算线程的优先级与 GUI 线程相比，这将有助于减少 processEvents 调用之间的延迟。