条件变量死锁答案

【问题标题】：Condition variable deadlock条件变量死锁
【发布时间】：2013-04-01 11:54:10
【问题描述】：

我的代码中存在与使用条件变量相关的死锁问题。这更像是一个设计问题，而不是纯代码问题。一旦我理解了正确的设计，我实际上编写代码就没有问题了。我有以下情况：

线程 A 等待条件变量。
线程 B 调用 notify_all，线程 A 被唤醒。

这当然是我想要发生的事情，也是当一切按预期工作时会发生的事情。但有时，我会得到以下情况：

线程 A 在开始等待条件变量之前执行代码。
线程 B 调用 notify_all，认为线程 A 正在等待。
线程 A 开始等待条件变量，没有意识到线程 B 已经告诉它停止等待。死锁。

解决此问题的最佳方法是什么？我想不出一种可靠的方法来检查线程 A 是否真的在等待，以便知道我什么时候应该在线程 B 中调用 notify_all。我必须求助于 timed_lock 吗？我不愿意。

【问题讨论】：

你用的是什么库？什么操作系统？

标签： c++ multithreading synchronization

【解决方案1】：

在线程 A 等待条件变量之前的期间，它必须持有一个互斥锁。最简单的解决方案是确保线程 B 在调用 notify_all 时持有相同的互斥锁。所以是这样的：

std::mutex m;
std::condition_variable cv;
int the_condition = 0;

Thread A: {
  std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
  do something
  while (the_condition == 0) {
    cv.wait(lock);
  }
  now the_condition != 0 and thread A has the mutex
  do something else
} // releases the mutex;

Thread B: {
  std::unique_lock<std::mutex> lock(m);
  do something that makes the_condition != 0
  cv.notify_all();
} // releases the mutex

这保证了线程 B 仅在线程 A 获取互斥体之前或在线程 A 等待条件变量时执行 notify_all()。

不过，这里的另一个关键是等待 the_condition 变为 true 的 while 循环。一旦 A 拥有了互斥锁，任何其他线程都不应该更改 the_condition，直到 A 测试了 the_condition，发现它为假并开始等待（从而释放互斥锁）。

关键是：您真正在等待的是 the_condition 的值变为非零，std::condition_variable::notify_all 只是告诉您线程 B 认为线程 A 应该唤醒并重新测试。

【讨论】：

+1 请注意，std::condition_variable::wait 也有一个接受谓词的重载。所以你可以写cv.wait( lock, [&]{ return the_condition != 0; } );而不是while( the_condition == 0 ) cv.wait( lock );
@AndrewDurward：太好了！我不知道。
啊，是的，当然。简单得可笑。在线程 B 中将条件更改为实际为真时，只需锁定条件变量使用的同一个互斥锁。我已经在我的代码中实现了您的建议，它解决了问题。谢谢！

【解决方案2】：

条件变量必须始终与互斥锁相关联，以避免由一个准备等待的线程和另一个可能在第一个线程实际等待它之前发出条件信号的线程创建的竞争条件，从而导致死锁。线程将永远等待从未发送过的信号。可以使用任何互斥体，互斥体和条件变量之间没有显式链接。

【讨论】：