简单的互斥保护队列与 C++ 中的线程安全队列答案

【问题标题】：Simple mutex protected queue vs. thread safe queue in C++简单的互斥保护队列与 C++ 中的线程安全队列
【发布时间】：2020-10-07 15:08:05
【问题描述】：

我想在我的程序中使用一个简单的线程安全 std::queue，它有多个线程访问同一个队列。我首先想到的是使用互斥锁保护队列操作，如下所示：

/*Enqueue*/
mutex.lock();
queue.push();
mutex.unlock();

/*Dequeue*/
mutex.lock();
val = queue.front
mutex.unlock();
/*some operation*/
mutex.pop();

我已经看到了许多使用条件变量实现线程安全队列的强大实现。 https://stackoverflow.com/a/16075550/3598205 。如果我只有两个线程访问同一个队列，性能会有显着差异吗？

【问题讨论】：

标签： c++ c++11

【解决方案1】：

互斥锁和条件变量做两种不同的事情，尽管它们经常一起使用。

要确保一次只有一个线程可以访问资源，请使用互斥锁。您发布的代码显示了一个示例。

要阻塞一个工作线程直到它有事情要做，让它等待一个条件变量（然后由另一个提供某种工作项的线程发出信号）。 cppreference 有一个例子。

在编写多线程代码时，您的第一个想法应该是编写健壮、安全的代码。很容易犯错误，特别是如果您是该领域的新手，而且错误很难诊断，因为它们会导致零星的、不可预测的错误。以后再担心性能。

【讨论】：

【解决方案2】：

您的申请将受到一件主要事情的限制。我们称之为瓶颈。根据我的经验，我见过的 90% 的应用程序都受到总线带宽的限制，向/从主内存/CPU 传输内存。

不同的应用会有不同的瓶颈。它可能是 GPU 性能或磁盘访问。可能是原始 CPU 功率，也可能是争用访问上面的队列。

很可能，互斥锁与花哨的无锁队列一样好。但你不知道，直到你配置文件。

您的应用程序很可能会受到对该队列的访问的严格限制。例如，如果您的应用程序是金融机构的低延迟市场数据交换，并且队列正在持有买入/卖出指令，那么它将有所作为。这两个线程可能会不断地写入具有几百个项目的队列上的不同位置（因此，在不同的内存页面上）。

或者可能是您的应用程序总是在 GPU 上等待渲染帧，而队列保存玩家武器更改，rendering 和 gameplay 线程只访问几个每帧的次数。

配置文件并检查。

【讨论】：