C ++中的线程安全生产者/消费者模式

Question

如何开发线程安全的生产者/使用者模式？

在我的情况下，生产者在一个线程中运行，而使用者在另一个线程中运行。

std :: deque为此目的安全吗？

我可以在一个线程中将push_back返回到双端队列的后面，而在另一个线程中将push_front向前推吗？

编辑1

就我而言，我知道std :: deque中的最大项目数（例如10）。 有什么办法可以为项目事先保留足够的空间，以便在处理过程中无需更改队列内存的大小，从而确保在添加向后推送数据时，前端数据不会发生任何变化？

Answer 1

STL C ++容器不是线程安全的：如果为它们决定，则在推入/弹出元素时需要使用适当的同步（基本上是std::mutex和std::lock ）。

或者，您可以使用设计正确的容器（单个生产者-单个消费者队列应满足您的需求），此处是其中一个示例： http ： //www.boost.org/doc/libs/1_58_0/doc/html/lockfree。 html

编辑后的插件：

是的，SPSC队列基本上是环形缓冲区，完全可以满足您的需求。

Answer 2

如何开发线程安全的生产者/使用者模式？

有几种方法，但是使用锁和监视器非常容易掌握，并且没有很多隐藏的警告。 标准库具有std::unique_lock ， std::lock_guard和std::condition_variable来实现该模式。 请查看condition_variable的cppreference页面以获取简单示例。

std :: deque为此目的安全吗？

不安全 您需要同步。

我可以在一个线程中将push_back返回到双端队列的后面，而在另一个线程中将push_front向前推吗？

可以，但是您需要同步。 当队列为空或只有一个元素时，存在竞争条件。 同样，当队列已满或不足一小时时，如果您想限制其大小，则可以。

Answer 3

我认为您的意思是push_back()和pop_front() 。

std::deque本身不是线程安全的。 您将需要使用std::mutex序列化访问权限，以便在生产者尝试推送时，消费者不会尝试弹出。

您还应该考虑如何处理以下内容：

1. 如果双端队列查找下一个项目时，双端队列为空，那么消费者的行为如何？

如果进入等待状态，则当将双端队列添加到时，您将需要由生产者通知std::condition_variable 。 您可能还需要处理程序终止，其中消费者正在等待双端队列，并且程序终止了。 除非您正确地安排事情，否则它可能会“永远等待”。

10个项目是“可贵的”，所以我不会理会保留空间。 std::deque会自动增长和收缩，因此在构建可运行的应用程序之前，请不要进行细粒度调整。

过早的优化是万恶之源。

注意：目前尚不清楚如何限制队列大小，但是如果生产者填满队列，然后等待其清除下来，您将需要更多的等待和条件，以其他方式进行协调。