C++ 中的线程安全生产者/使用者模式

thread safe producer/consumer pattern in c++

本文关键字：生产者使用者模式安全生产安全线程 C++ 更新时间：2023-10-16

如何开发线程安全的生产者/消费者模式？

在我的例子中，生产者在一个线程中运行，消费者在另一个线程上运行。

std：:d eque为此目的安全吗？

我可以在一个线程中push_back到双端的背面，而在另一个线程中push_front吗？

就我而言，我知道 std：:d eque 中的最大项目数（例如 10）。有什么方法可以事先为项目保留足够的空间，以便在处理过程中，无需更改队列内存的大小，从而确保当我将数据添加到后面时，前端数据不会发生任何变化？

STL C++容器不是线程安全的：如果你决定使用它们，你需要在推送/弹出元素时使用适当的同步（基本上是std::mutex和std::lock）。

或者，您可以使用正确设计的容器（单生产者-单消费者队列应满足您的需求），这里有一个例子：http://www.boost.org/doc/libs/1_58_0/doc/html/lockfree.html

编辑后的插件：

是的，SPSC 队列基本上是一个环形缓冲区，绝对适合您的需求。

如何开发线程安全的生产者/消费者模式？

有几种方法，但使用锁和显示器相当容易掌握，并且没有太多隐藏的警告。标准库有std::unique_lock、std::lock_guard和std::condition_variable来实现该模式。查看 condition_variable 的 cpp首选项页面以获取简单示例。

std：:d eque为此目的安全吗？

这不安全。您需要同步。

我可以在一个线程中push_back到双端的背面，而在另一个线程中push_front吗？

当然可以，但您需要同步。当队列为空或只有一个元素时，存在争用条件。此外，当队列已满或缺少一个已满队列时，如果您想限制其大小。

我想你的意思是push_back()和pop_front().

std::deque本身不是线程安全的。您需要使用std::mutex序列化访问，以便使用者在生产者尝试推送时不会尝试弹出。

您还应考虑如何处理以下内容：

如果它进入等待状态，则需要一个std::condition_variable，以便在添加双端面时由生产者通知。您可能还需要处理程序终止，其中使用者正在等待 deque 并且程序被终止。除非你正确地编排事情，否则它可能会"永远等待"。

10 件物品是"piffle"，所以我不会为保留空间而烦恼。 std::deque会自动增长和收缩，因此在构建工作应用程序之前，不要为细粒度调整而烦恼。

过早优化是万恶之源。

注意：目前尚不清楚您如何限制队列大小，但如果生产者填满队列，然后等待它清除回来，您将需要更多的等待和条件以另一种方式返回以进行协调。