多线程：Signal vs BusyWait(Polling)，线程间条件变量问题

Posted 2023-02-22

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【中文标题】多线程：Signal vs BusyWait(Polling)，线程间条件变量问题【英文标题】：Multi-threading: Signal vs BusyWait(Polling), Inter-thread condition variables questions 【发布时间】：2009-06-04 12:41:57 【问题描述】：

我有一个关于线程间通信的一般性问题。

现在我正在使用一堆 C++ 线程 (~15)。

他们都在使用 BusyWait（轮询）彼此来获取要处理的数据。但是很难保持较低的 CPU 使用率 && 提供良好的性能并避免进行过多的上下文切换。

所以我正在查看条件变量和信号。我想我理解线程进入 .Wait()、等待另一个线程调用 .Signal() 的一般概念。

问题 #1）我的问题可能是概念性的，但如果等待信号的线程在等待时被暂停，它自己无法执行任何操作。有没有办法让它自己醒来执行一些动作。

问题 #2）此外，我的课程用于双向传递数据。但是如果中间类正在等待另一个类的信号，它就无法向那个类发送信号。如：

 _________                       _________                       __________
| Class A |---newData Signal--->| Class B |---newData Signal--->| Class C  |
|         |                     |(WAITING)|<---newData Signal---|          |
 ---------                       ---------                       ----------

因此，如果 B 类为来自 C 的 .Signal() 开启 .Wait()，则它无法处理来自 A 的新信号。

是否有可能两个 A && C 发送相同的“newData”信号 B 来唤醒它？是否可以区分来自 A && C 的信号。

我正在使用 C++ 使用 ACE 框架进行编码，并且可能会切换到 Boost。但我想这足够通用，我可以将答案应用于任何操作系统（希望如此）。

谢谢

【问题讨论】：

【参考方案1】：

如果你想让你的父线程在子线程运行时工作，你可以等待一个超时信号。每次超时到期时，您都会做一些工作并再次等待。

【讨论】：

【参考方案2】：

问题 #1）在大多数实现中，您可以限制最大等待时间，因此说：等待 2 秒，然后做某事并再次等待。

问题 #2) 在大多数实现中，您可以一次等待多个信号。你可以说：如果信号 A 或 B 被触发就唤醒。

【讨论】：

你能举例说明函数等待超过 on 信号吗？我看过 Boost 并没有看到任何这样的东西。仅在 Windows 一侧似乎有 WaitForMultipleObject，但我不确定这是否是您在说的……不确定 Linux…… @xcimo：是的，WaitForMultipleObject 就是我在 Windows 中提到的。不幸的是，我不知道 boost 能给你带来什么（我们使用了一个手写的跨平台类，它在内部使用了 Windows 的 WaitForMultipleObject 和 Linux 上的 pthread 条件变量周围的复杂代码）。【参考方案3】：

您寻求的答案非常复杂，而且这个 wiki 上的空间还不足以解决所有问题:(

您需要做的是为自己找到一些很好的网站，这些网站可以解释线程是如何工作的。您所追求的大部分内容都可以通过正确的设计来完成，但您首先需要更好地理解这些概念。

为了让您的通信顺利进行，您需要将信号发送到正确的位置并等待正确的事件。

最简单的方法是使用所有线程共享的单个条件变量，这将使您获得比轮询更好的效果。当这种情况发出信号时，他们都会醒来并寻找一些工作要做。

这效率不高，但很简单，对你有用，而且比轮询更有效。一旦你完成了这项工作，你可以尝试引入一些新的条件变量并拆分哪些线程等待哪些线程——这样做时你会犯很多错误并遇到很多死锁和饥饿。坚持下去，你就会开始明白这一切是如何运作的。

祝你好运。

【讨论】：

【参考方案4】：

虽然您可以为此使用条件变量，但问题描述建议改用消息队列。然后，线程 A 和线程 C 可以将消息注入到 B 的队列中，B 进行相应的处理。（当然，为了区分两个线程，你应该安排A和C发送不同的消息。）

我不知道 ACE 对消息队列有什么支持，但是，在（比如说）Java 并发框架中，您可以使用 ConcurrentLinkedQueue 构建自己的穷人消息队列。 :-)

【讨论】：

我所有的线程/类都已经有队列，在 ACE 中它们被称为 ACE_Unbounded_Queue。所以这不是问题。【参考方案5】：