【问题标题】：thread safe producer/consumer pattern in c++C ++中的线程安全生产者/消费者模式
【发布时间】：2015-08-26 19:45:21
【问题描述】：

如何开发线程安全的生产者/消费者模式？

在我的例子中，生产者在一个线程中运行，而消费者在另一个线程中运行。

std::deque 是否安全？

我可以在一个线程中 push_back 到双端队列的后面，在另一个线程中 push_front 吗？

编辑 1

就我而言，我知道 std::deque 中的最大项目数（例如 10）。有什么办法可以预先为项目保留足够的空间，所以在处理过程中，不需要更改队列内存的大小，因此确保当我将数据添加到后面时，前面的数据不会发生变化？

【问题讨论】：

std::deque 就像任何其他 STL 容器默认情况下不是线程安全的。推入时需要make it thread safe。
@Vinzenz .. 并从中弹出。
我在github.com/mikeando/Thread-Utils 有一个单一生产者多消费者队列的简单实现 - 它可能已损坏，可能无法执行您想要的操作等。而且它的旧版本不使用漂亮的 C++ 11 个功能，但我建议使用 Sigismondo 答案中的增强功能（不要认为增强功能在我写我的时候存在）

标签： c++ design-patterns std producer-consumer

【解决方案1】：

STL C++ 容器不是线程安全的：如果您决定使用它们，则在推送/弹出元素时需要使用适当的同步（基本上是 std::mutex 和 std::lock）。

或者，您可以使用设计合理的容器（单生产者单消费者队列应该满足您的需求），这里有一个示例：http://www.boost.org/doc/libs/1_58_0/doc/html/lockfree.html

编辑后的插件：

是的，SPSC 队列基本上是一个环形缓冲区，完全符合您的需求。

【讨论】：

【解决方案2】：

如何开发线程安全的生产者/消费者模式？

有多种方法，但使用locks and monitors 相当容易掌握并且没有太多隐藏的警告。标准库有std::unique_lock、std::lock_guard 和std::condition_variable 来实现该模式。查看condition_variable的cppreference页面以获取简单示例。

std::deque 是否安全？

这不安全。您需要同步。

我可以在一个线程中 push_back 到双端队列的后面，在另一个线程中 push_front 吗？

当然可以，但是您需要同步。当队列为空或只有一个元素时，存在竞争条件。此外，当队列已满或未满时，以防您想限制其大小。

【讨论】：

【解决方案3】：

我想你的意思是push_back() 和pop_front()。

std::deque 本身不是线程安全的。您需要使用std::mutex 对访问进行序列化，这样消费者就不会在生产者尝试推送时尝试弹出。

您还应该考虑如何处理以下问题：

如果双端队列为空，消费者在查找下一项时会如何表现？

如果它进入等待状态，那么你需要一个std::condition_variable，以便在添加双端队列时由生产者通知。您可能还需要处理程序终止，其中消费者在双端队列上等待并且程序终止。除非您正确安排事情，否则它可能会“永远等待”。

10 个项目是“piffle”，所以我不会为保留空间而烦恼。 std::deque 会自动增长和缩小，因此在构建一个可以工作的应用程序之前不要进行细粒度调整。

过早的优化是万恶之源。

注意：目前尚不清楚您如何限制队列大小，但如果生产者填满队列然后等待它清除回来，您将需要更多的等待和条件以其他方式返回以进行协调。

【讨论】：