传递多线程数据的最佳设计实践？

Question

我正在尝试创建一个简洁高效的设计，将事件传递给后台线程进行评估，然后将选定的结果返回给游戏线程。

这是我最初的设计

//Occurrence object passed from director on game thread to background thread OccurrenceQueue

    //Execute BackgroundThread::EvaluateQueues()

        //If OccurrenceQueue.Dequeue()

            //Score Occurrence, then return via Occurrence.GetOwner()->PurposeSelected(Occurrence)

            //EvaluateQueues()

这导致了从事件中选择一系列目的的干净循环。所以现在我想把它移到后台线程。以下是我到目前为止所学到的：

• 线程安全（在 UE 中）绝对不需要修改 UObject 来自其他线程的数据（根据我的阅读，这是由于他们的自定义 GC)

  • 您可以锁定对象和/或设计，以便背景中的对象
    线程没有被游戏线程触及，但仍有风险
    由于背景未延长寿命而导致的意外行为 线程和同步问题

• 您不能简单地在游戏线程现有对象上执行函数 将调用栈移回游戏线程

  • 调用 Occurrence.GetOwner()->PurposeSelected(Occurrence) 从 后台线程保留在后台线程中

    • 这是我希望更好地理解的主要主题

  • 这也适用于 UE 中的代表

• UE 中的 TQueue 可以安全地跨线程使用

从我上面了解到的情况来看，我目前的设计似乎在逻辑上是不可能的。

到目前为止，这些是我的选择：

• 使用两个队列

  • 一个在后台线程上出列和评分

  • 另一个通过tick使游戏线程上的结果出队

• 使用游戏线程中存在的委托，通过tick调用OccurrenceEvaluated.Broadcast()

  • 对结果进行评分时，将 Occurrence.GetOwner()->PurposeSelected(Occurrence) 绑定到 OccurrenceEvaluated

• 我已经看到 c++ 使用称为 Future() 的东西（或类似的东西）来执行异步任务，并且似乎 UE 与 TFuture && TFuture.IsReady() 有类似的东西，但我还没有深入研究了解它以及它如何返回数据

  • 与 FAsyncTask 相同

我很犹豫是否要实现任何利用滴答检查数据是否已从后台线程更新/返回的设计。

任何人都可以建议相关的设计实践，或澄清从后台线程返回执行到主线程的性质（我很难找到正确的问题来研究/了解这方面的信息）？

Answer 1

我找到了一个完美的解决方案。由于这些事件对时间不是特别敏感，我只是使用虚幻引擎的 AsyncTask() 从我的后台线程中安排游戏线程上的异步任务。正如@Pepjin Kramer 指出的那样，它与 std::async 相同。

如此简单，基本上就是一记耳光。

Answer 2

早安，

线程可以帮助您更快/更灵敏地完成工作，但也有很多陷阱。在这种情况下的简短回答我使用这些结构

#include <future>
#include <thread>
#include <vector> 

int main()
{
     // make data shared
     auto data = std::make_shared<std::vector<int>>();
     data -> push_back(42);

     // future will be a future<int> deduced from return from vector
     // async will run lambda in other thread
     // capture data by value! It copies the shared_ptr and will
     // increase its reference count.
     auto future = std::async(std::launch::async, [data]
     {
        auto value = data[0];
        return value;
        // shared_ptr data goes out of scope and reference count to data is decreased
     });

     // synchronize with thread and get "calculated" value
     auto my_value = future.get();
    // now data on the main thread goes out of scope reference count is decreased. Only when both the thread are done AND this function exits then data is deleted.
    return 0;
} 

• 大多数对象占用内存，并且在分配期间内存不会在 1 个时钟周期内更新。您可以使用 sdt::mutex 和 std::scoped_lock 保护内存。尝试寻找那些。
• 你经常需要在线程之间同步信息/处理，看看std::condition_variable（但它们有陷阱https://www.modernescpp.com/index.php/c-core-guidelines-be-aware-of-the-traps-of-condition-variables）
• C++ 有很好的支持类，std::thread 和 std::async/std::future。我个人喜欢 std::future 的解决方案，因为您可以返回值和异常 (!) 当您调用 future.get() 时来自其他线程
• 了解 lambda 和捕获，它们对于与 std::thread/std::async 一起使用至关重要
• 对象的生命周期！在线程之间共享对象时，您必须确保一个线程不会删除其他线程正在使用的对象。使用线程时不要使用原始指针和/或新建/删除。在线程之间共享信息时，我个人经常使用 std::make_shared/std::shared_ptr's to data/objects。
• 另一件棘手的事情是，有时您无法确定创建另一个线程后是否已开始工作。例如。当 std::async 返回时，会创建一个线程，但不能保证它已经真正启动（操作系统调度等）。如果您想确定它已经启动，那么在异步调用返回后，您将不得不等待您在线程函数开始时设置的 condition_variable。

我希望这些评论可以帮助您入门。