多少互斥和cond变量

How many mutex and cond variable?

本文关键字：cond 变量 多少      更新时间：2023-10-16

我在pthread池上工作，将有五个独立的线程和一个队列。所有五个线程都在竞争从队列中获得一个作业，我知道我需要执行锁定/解锁和等待/信号的基本想法。

但我不确定我应该有多少互斥和cond变量。现在我只有一个互斥锁和cond变量，所有五个线程都会使用它

一个互斥对象和至少一个条件变量。

一个互斥对象，因为有一个"东西"（即内存）需要同步访问：所有工作线程和推动工作的线程之间的共享状态。

一个或多个线程需要等待的每个条件都有一个条件变量。至少你需要一个用于等待新作业的条件变量，这里的条件是："还有更多的事情要做吗？"（或者反过来："工作队列是空的吗？"）。

一个更实质性的答案是，互斥体和相关的条件变量之间存在一对多的关系，共享状态和互斥体之间也存在一对一的关系。根据您告诉我们的内容以及您正在学习的内容，我建议您的设计只使用一种共享状态。当你需要更多的状态时，我建议你寻找一些更高级别的概念（例如渠道、未来/承诺）来建立在抽象之上。

在任何情况下，都不要将同一个条件变量与不同的互斥对象一起使用。

详细介绍@Ivan的解决方案。。。

您可以使用计数信号量+原子操作来创建一个非常高效的队列，而不是互斥+条件变量。

semaphore dequeue_sem = 0;
semaphore enqueue_sem = 37; // or however large you want to bound your queue

排队操作只是：

wait_for(enqueue_sem)
atomic_add_to_queue(element)
signal(dequeue_sem)

排队操作为：

wait_for(dequeue_sem)
element = atomic_remove_from_queue()
signal(enqueue_sem)

"atomic_add_to_queue"answers"atomic_remove_from_queue"通常使用atomiccompare&在一个紧密的循环中交换。

除了对称性之外，这个公式还限制了队列的最大大小；如果线程在一个完整的队列上调用enqueue（），它就会阻塞。对于多线程环境中的任何队列，这几乎可以肯定是您想要的。（您的计算机内存有限；应尽可能避免无限制地使用它。）

如果你坚持使用互斥锁和条件变量，你需要两个条件，一个用于入队等待（和deque发出信号），另一个用于相反的方式。条件分别表示"队列未满"answers"队列未空"，入队/出队代码也同样对称。

我认为，如果您将队列组织为堆栈/链表，您可以从队列中窃取工作，而不需要通过互锁操作进行锁定（它需要信号量而不是条件变量，以防止在对此答案的注释中描述的问题）。

伪代码是这样的：

  1. 候选者=头部
  2. if（candidate==null）wait_for_symaphore
  3. if（candidate==InterlockedCompareExchange（head，candidate->next，候选者））perform_work（candidate->data）
  4. 否则转到1

当然，在这种情况下，向队列中添加工作也应该通过InterlockedCompareExchange并发出信号量。

相关文章：