延迟线程启动 - 通知所有未唤醒所有线程

Posted 2023-02-22

【中文标题】延迟线程启动 - 通知所有未唤醒所有线程

【英文标题】：Delayed Thread Start - Notify All Not Waking All Threads

【发布时间】：2018-06-13 16:27:17

【问题描述】：

尝试：

在多个线程上执行延迟启动。

问题：

我创建了下面的示例来证明这个想法，并尝试在 x 上创建一个竞赛代码来证明所有线程都可以同时运行。

似乎事情是串行化的，而不是并行运行的——这是所需的行为，但可能每个线程运行的时间太短，并且在其他线程得到服务之前完成

有时一个线程会卡在 cv.wait 上 --- 我在 GDB 中查看过，可以看到其中一个线程在第 0 帧等待等待 --- 这意味着 notify_all 没有唤醒所有线程 ---（这是零星的行为，每隔几次尝试运行二进制文件就会发生）

询问：

使用条件变量是否是执行延迟启动一组线程的有效方法，这些线程的期望行为将全部并行运行？

为什么 notify_all() 没有唤醒所有线程？

代码：

// main.cpp
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <functional>
#include <atomic>
#include <iostream>
#include <unistd.h>

int main()

    std::condition_variable cv;
    std::mutex cv_m;
    int x = 0;
    std::thread t1 = std::thread([&]std::unique_lock<std::mutex> lk(cv_m); cv.wait(lk); std::cout << "t1 x:" << x++ << std::endl;);
    std::thread t2 = std::thread([&]std::unique_lock<std::mutex> lk(cv_m); cv.wait(lk); std::cout << "t2 x:" << x++ << std::endl;);
    std::thread t3 = std::thread([&]std::unique_lock<std::mutex> lk(cv_m); cv.wait(lk); std::cout << "t3 x:" << x++ << std::endl;);
    std::thread t4 = std::thread([&]std::unique_lock<std::mutex> lk(cv_m); cv.wait(lk); std::cout << "t4 x:" << x++ << std::endl;);
    std::thread t5 = std::thread([&]std::unique_lock<std::mutex> lk(cv_m); cv.wait(lk); std::cout << "t5 x:" << x++ << std::endl;);
    std::cout << "STARTING" << std::endl;
    cv.notify_all();
    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
    t4.join();
    t5.join();
    std::cout << "DONE" << std::endl;
    return 0;

编译：

g++ -std=c++14 main.cpp -lpthread

正在运行：

./a.out

【参考方案1】：

条件变量是无状态的。如果没有服务员，通知会丢失；可以传递spurios 通知。您需要等待共享状态的变化，而不是来自条件变量的信号。

std::condition_variable：

当通知条件变量、超时过期或发生虚假唤醒时，线程被唤醒，互斥量被原子地重新获取。如果唤醒是虚假的，线程应该检查条件并继续等待。

此外，当通知条件变量时，如果需要保留服务员 FIFO 顺序，则必须保留互斥锁。

修复：

int main()

    std::condition_variable cv;
    std::mutex cv_m;
    int x = 0;
    bool start = false;

    auto thread_fn = [&]
        std::unique_lock<std::mutex> lk(cv_m);
        while(!start)
            cv.wait(lk);
        std::cout << "t1 x:" << x++ << std::endl;
    ;

    std::thread t1 = std::thread(thread_fn);
    std::thread t2 = std::thread(thread_fn);
    std::thread t3 = std::thread(thread_fn);
    std::thread t4 = std::thread(thread_fn);
    std::thread t5 = std::thread(thread_fn);

    std::cout << "STARTING" << std::endl;
    
        std::unique_lock<std::mutex> lock(cv_m);
        start = true;
        cv.notify_all();
    

    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
    t4.join();
    t5.join();
    std::cout << "DONE" << std::endl;

【讨论】：

感谢您的精彩解释和精心编写的修复。非常感谢。