生产者使用方线程，具有关闭c ++

Question

您好快速的问题，因为以下c ++ 11代码对生产者/消费者而言工作正常，问题是我想关闭DataQueue并停止所有使用者。 尽管存在问题，但问题在于消费者仅调用popWait（）即可被阻止。 在这种情况下，如何关闭我的消费者？ 这可能是一个设计问题，需要解决。 我试图不引起任何性能上的损失，因为此代码理想上应使用破坏者模式或类似方法来释放队列锁定。 正因为如此，我想知道是否有一些简单的事情让消费者知道在生产者关闭时停止调用pop等待功能。 如果队列中仍然有数据，则棘手的部分是关闭，您将必须等待以使使用者完成数据提取。 我相信我有一个解决方案，消费者可以自行关闭它，但可以接受想法。 提前致谢。

#ifndef __DataQueue_h__
#define __DataQueue_h__

#include <mutex>
#include <queue>
#include <condition_variable>
#include <chrono>

template <typename DataT>
class DataQueue
{
  public:

  DataQueue (): _shutdown(false), _waitTime(5), _itemAvailable() {}

  void push ( const DataT& data )       
  {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);
    queue.push(data);
    _itemAvailable.notify_one();
  }

// worked fine until I need to shutdown services... then some were blocked
  DataT popWait()
  {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);

    if(queue.empty())
    {
      _itemAvailable.wait(lock);
    }

    DataT temp(queue.front());
    queue.pop();

    return temp;
  }

  inline void shutdown()
  {
    _shutdown = true;
  }

  private:
  std::queue<DataT> queue;
  bool _shutdown;
  unsigned int _waitTime;
  std::mutex _mutex;
  std::condition_variable _itemAvailable;

};

#endif

Answer 1

一种想法是在shutdown ¹的调用中唤醒所有使用者。 然后，在popWait方法中，您可以检查从wait返回时是否设置了关闭标志。

#include <atomic>
#include <mutex>
#include <queue>
#include <condition_variable>
#include <chrono>

template <typename DataT>
class DataQueue
{
public:
    DataQueue (): _shutdown(false), _itemAvailable() {}

    void push ( const DataT& data )       
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);
        queue.push(data);
        _itemAvailable.notify_one();
    }

    Maybe<DataT> popWait()
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);

        while(queue.empty() && !_shutdown)
        {
          _itemAvailable.wait(lock);
        }

        Maybe<DataT> data;
        // leave pending data in the queue
        if (_shutdown) 
        {
            // consumers should stop polling when receiving an 'empty' value
            return data;
        }

        data.add(queue.front());
        queue.pop();   
        return data;
    }

    inline void shutdown()
    {
        _shutdown = true;
        _itemAvailable.notify_all();
    }

private:
    std::queue<DataT> queue;
    std::atomic<bool> _shutdown;
    std::mutex _mutex;
    std::condition_variable _itemAvailable;
};

popWait的返回值

除了所有同步和信令内容外，您还必须重新考虑popWait的返回值。 如果要实现通用的shutdown()方法，即不将特殊的哨兵值填充到队列本身中，则popWait必须能够返回一个“值”，该值指示生产者已停止-也许像Maybe<DataT>这样的Maybe<DataT> ² 。 我设想Maybe<DataT>要么返回DataT要么不返回任何值，在这种情况下，消费者将停止轮询。

template<typename DataT>
class Maybe 
{
   DataT _data;
   bool _empty;

pulic:
   Maybe() : _data(), _empty(true) {};

   void add(const DataT& raData)
   {
      _data=raData;
      _empty=false;
   }

   bool isEmpty() const
   {
      return _empty;
   }

   DataT get() const
   {
      return _data;
   }
}

这是一个相当原始的接口。 您可以根据需要扩展它。

¹ ComicSansMS向我指出，我应该将_shutdown成员变量声明为std::atmic<bool>以避免内存重新排序的问题。 感谢您的单挑。

²我偶然发现了std::optional<T> （C ++ 14中的新增功能），本质上是我想到的。

Answer 2

您可以将“毒丸”对象推入队列。 实际上，将要关闭的使用者数量推入最多。 这样，您还将摆脱将要检查的shutdown成员变量，从而将该检查卸载到接收线程，这将提高整体排队性能。

这是我为线程池实现所做的方法，并且效果很好。

Answer 3

在popWait您可以检查队列是否为空或_shutDown为true。 在后一种情况下，您通知调用者他不再需要数据（抛出异常（我认为不是最佳选择），或者稍微重新设计方法签名）。 然后，您要做的就是在shutdown()方法中调用notifyAll() 。