在多线程环境中从 std::queue 获取是 CPU 密集型的

Question

请看下面的多线程 C++ 伪代码。（没有 C++11）

Mutex mtx;

addToQueueFromManyThreads()
{
    mtx.lock;
    pushTowriteQueue();
    mtx.unLock();
}

run()  
{
   std::string nextMessage = fetchNext();

   while ( !nextMessage.empty()  )
   {
       //  writeToFile( nextMessage );
       //  (void)SchedYield();
       nextMessage = fetchNext();   
    }
    delay( 25 ms );
}


std::string CTraceFileWriterThread::fetchNext() 
{
    std::string message;
 
    mtx.lock;
    if( !writeQueue.empty() )
    {
      message = writeQueue.front();
      writeQueue.pop();
    }
    mtx.unLock();

    return message;
}

1. 使用或不使用“writeToFile”或“SchedYield”没有太大区别。
2. 我在低优先级线程上运行
3. 由于上面的代码导致CPU占用过多，整个进程被杀死
4. addToQueueFromManyThreads 被应用程序广泛调用，因为每秒要记录大量消息

此时，我想知道我是否使用了正确的数据结构，并且我已经尽我所能尝试了所有选项。感谢您对可能发生的事情的任何帮助。

Answer 1

run() 的逻辑有缺陷。它有效地不间断地运行，一遍又一遍地检查队列中是否有消息要处理。如果没有，它有什么作用？它再次检查，微弱地希望有一条新消息在最后一毫秒左右到达。这就是为什么您将 CPU 负载推高的原因。事实上，它大部分时间都花在一个锁定的互斥体上，防止其他想要向队列添加新消息的执行线程锁定互斥体，这一事实也无济于事。

正确实现这一点的教科书解决方案是简单地使用条件变量，然后等待它。条件变量在 C++11 之前就存在，并且在 POSIX 中可用。这将使执行线程进入睡眠状态，完全停止所有 CPU 活动，直到在向队列中添加新消息后，另一个执行线程发出了条件变量的信号。如果不使用条件变量，您无法解决此问题，没有其他实用的替代方案。

每本涵盖执行线程和 POSIX 的 C++ 教科书都解释了如何使用条件变量，我将在其中指导您获取更多信息和示例，尤其是因为显示的代码是伪代码。您应该花一些时间查看本材料，以便理解和学习使用条件变量及其语义的正确方法。使用不当无济于事，而且可能会使事情变得更糟。