用 3 个条件变量同步 3 个线程

Question

我正在 vtk/QT 环境中用 c++ 编写程序。然而，这个问题主要是方法/算法的问题。

我试图同步我的三个正在运行的线程： 1.线程：一次传输一个样本，并将其添加到“输出”缓冲区 2. 线程：一次接收一个样本，并将其添加到“输入”缓冲区 3. 线程：从“输出”和“输入”缓冲区中提取数据，并将它们广告到单独的绘图缓冲区中，以进行渲染。

我希望这些线程同步运行，并为此尝试了一种方法，其中我为每个线程使用一个条件变量和一个布尔条件，其中一个线程向下一个发出信号，因此在循环中第四个，按上面列出的顺序。但是，当我这样做时，我遇到了死锁并且我的程序停止了。我真的很感激这里的一些意见:)

这是我的代码方法：

//布尔变量的初始条件：

readyForTransmit=true;
readyForReceive=false;
readyForPlotting=false;

线程 1 - 传输：

while(1){
mutex->Lock();
//waits for condition/signal to proceed
while(!readyForTransmit)
    transmitConditionVariable->wait(mutex);
readyForTransmit=false;
mutex->Unlock();

//Here I transmit my sample
transmit();

//Triggers next thread - reception
mutex->Lock();
readyForReceive=true;
receiveConditionVariable->broadcast(); //Have also tried signal();
mutex->Unlock();
}

线程 2 - 接收：

while(1){
mutex->Lock();
//waits for condition/signal to proceed
while(!readyForReceive)
    receiveConditionVariable->wait(mutex);
readyForReceive=false;
mutex->Unlock();

//Here I receive my sample
receive();

//Triggers next thread - reception
mutex->Lock();
readyForPlotting=true;
plottingConditionVariable->broadcast(); //Have also tried signal();
mutex->Unlock();
}

线程 3 - 添加到绘图缓冲区：

while(1){
mutex->Lock();
//waits for condition/signal to proceed
while(!readyForPlotting)
    plottingConditionVariable->wait(mutex);
readyForPlotting=false;
mutex->Unlock();

//Here I adds samples to plotting buffer
updatePlottingBuffers();

//Triggers next thread - reception
mutex->Lock();
readyForTransmit=true;
transmitConditionVariable->broadcast(); //Have also tried signal();
mutex->Unlock();
}

除此之外，我还以线程安全的方式将样本推入和拉出缓冲区。所以这应该不是问题。

希望收到您的来信！ =)

Answer 1

1. 快速回答：当您已经拥有锁时，不要等待变量为真。如果进入 mutex->Lock() 区域后 readyForTransmit 不为真，则永远不会，因为其他线程都无法进入其 mutex->Lock() 区域进行设置。

2. 您似乎对线程进行了同步，以便您始终准确地传输一项，然后准确地接收一项，然后绘制它。这不是并行行为，您可以将它们放在一个线程中，这样会更容易、更高效。

3. 我会假设这只是测试代码，并且您会希望在不等待绘图线程的情况下将多个项目传输到缓冲区中。在这种情况下，您的问题看起来与消费者生产者问题完全一样，这是使用信号量进行同步的教科书示例。您可以在此 Wikipedia-Page 上找到几种可能的解决方案： https://en.wikipedia.org/wiki/Producer%E2%80%93consumer_problem 或者你可以直接用谷歌搜索 Consumer-Producer，你会发现很多很好的答案。