通知等待模式的 C++ 多线程算法设计答案

【问题标题】：C++ multi-threaded algorithm design for notify-wait pattern通知等待模式的 C++ 多线程算法设计
【发布时间】：2015-09-08 22:35:36
【问题描述】：

我正在寻找以下算法在 Windows 上的多线程实现的建议和代码示例：

线程1：取input1，做工作，通知Thread2，继续工作。
线程2：取input2，做工作，等待线程2的通知，做一些处理，通知Thread3，继续工作。
Thread3：取input3，做工作，等待thread3的通知，做一些处理，通知Thread4，继续工作。等等。

由于我是 C++ 新手，我不确定选择哪种机制在线程之间发送/接收通知。
我考虑了几种方法：mutex、semaphore、critical section，但这些似乎主要用于锁定，而不是用于等待通知。

【问题讨论】：

向我们展示你到目前为止所做的尝试。
如果你在windows上，考虑使用Windows Events
使用 Windows 事件会非常慢！只需使用一个简单的布尔值，并使用互斥锁进行保护，就可以了。
@ravenspoint 并没有那么慢，不过对于他想要的东西来说可能有点矫枉过正。
互斥锁在这里也太过分了。请改用原子布尔值。原子也有它的成本，但更轻量级。

标签： c++ multithreading

【解决方案1】：

除了您已经列出的常用助手之外，您还应该看看condition variable。

condition_variable 类是一个同步原语，可以用于阻塞一个线程，或同时阻塞多个线程，直到： - 从另一个线程收到通知 [...]

当使用条件变量时，线程 2 可以等到它被“通知”，以便线程 2 可以继续，依此类推。这是一个简单的例子：

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
static bool ready = false;

static void set ()
{
  {
    std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
    while (!ready)
      cv.wait(lck);
  }

  std::cout << "message received" << std::endl;
}

static void go()
{
  std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);
  ready = true;

  // here we set the condition variable for thread1
  cv.notify_all();
}

int main ()
{
  std::thread thread1 = std::thread(set);

  go();
  thread1.join();
  return 0;
}

【讨论】：

【解决方案2】：

假设每个线程的任务函数看起来像这样：

void threadfunc()
{
    MSG winmsg;
    BOOL rval;

    while (GetMessage(&winmsg, (HWND__ *) -1, 0, 0) != -1)
    {
        DoThreadProcessing();
    }
    // GetMessage failed. Find out why and try to recover or die gracefully
}

这会阻塞GetMessage，直到线程被下一个函数发送的消息唤醒

bool PostMsg(DWORD & ThreadId)
{
    if (PostThreadMessage(ThreadId,
                          WM_USER,
                          (WPARAM) NULL,
                          0); != 0)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        // failed. Find out why and try to recover or die gracefully
        return false;
    }
}

通过PostThreadMessage 的魔力。

如果你关心发送什么样的消息，你可以在Msg参数中发送简单的信息，比如一个数字，然后从winmsg.message中提取。保持较小的数字，因为 Windows 将message 的上半部分用于它自己的邪恶目的。

如果您需要更复杂的消息传递，Mutex not correctly used? Continuation of past questions 涵盖了这一点。

所以在 OP 的情况下，线程 1 使用线程 2 的句柄调用 PostMsg 以唤醒线程 2。线程 2 使用线程 3 的句柄调用 PostMsg，依此类推。

您甚至可以使用std::thread 的native_handle 方法将大部分时间留在标准库中，但我从未对此进行过测试。让我知道它是否有效。

【讨论】：