安全地銷毀線程池

Question

考慮以C ++ 14編寫的普通線程池的以下實現。

• threadpool.h
• threadpool.cpp

觀察每個線程正在休眠，直到它被通知喚醒 - 或者一些虛假的喚醒調用 - 並且以下謂詞評估為true ：

std::unique_lock<mutex> lock(this->instance_mutex_);

this->cond_handle_task_.wait(lock, [this] {
  return (this->destroy_ || !this->tasks_.empty());
});

此外，觀察ThreadPool對象使用數據成員destroy_來確定它是否被銷毀 - 已經調用了析構函數。 將此數據成員切換為true將通知每個工作線程是時候完成其當前任務，然后任何其他排隊任務與正在銷毀此對象的線程同步; 除了禁止入enqueue成員的功能。

為方便起見，析構函數的實現如下：

ThreadPool::~ThreadPool() {
  {
    std::lock_guard<mutex> lock(this->instance_mutex_); // this line.

    this->destroy_ = true;
  }

  this->cond_handle_task_.notify_all();

  for (auto &worker : this->workers_) {
    worker.join();
  }
}

問：我不明白為什么在析構函數destroy_切換為true時需要鎖定對象的互斥鎖。 此外，是否只需要設置其值或是否也需要訪問其值？

BQ：可以在保持最初目的的同時改進或優化此線程池實現; 一個線程池，可以匯集N個線程並將任務分配給它們以便同時執行？

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這個線程池實現是從Jakob Progsch的C ++ 11線程池存儲庫中分離出來的，其中包含一個完整的代碼步驟，以了解其實現背后的目的和一些主觀樣式更改。

我將自己介紹給並發編程，還有很多東西需要學習 - 我現在是一名新手並發程序員。 如果我的問題措辭不正確，請在您提供的答案中進行適當的更正。 此外，如果答案可以面向首次引入並發編程的客戶，那么這對我自己和任何其他新手來說都是最好的。

Answer 1

如果ThreadPool對象的擁有線程是唯一以原子方式寫入destroy_變量的線程，並且工作線程只是從destroy_變量中原子讀取，那么不需要一個互斥鎖來保護ThreadPool析構函數中的destroy_變量。 通常，當必須發生無法通過平台上的單個原子指令完成的原子操作集（即，超出原子交換的操作等）時，互斥是必要的。 話雖這么說，線程池的作者可能試圖在destroy_變量上強制某種類型的獲取語義而不恢復原子操作（即內存柵欄操作），和/或標志本身的設置不被認為是原子操作（依賴於平台）...其他一些選項包括將變量聲明為volatile以防止它被緩存等。您可以看到此線程以獲取更多信息。

如果沒有某種類型的同步操作，最壞的情況可能會導致由於destroy_變量緩存在線程上而無法完成的工作程序。 在具有較弱內存排序模型的平台上，如果您允許存在良性內存競爭條件，則總是有可能...

Answer 2

C ++將數據爭用定義為可能同時訪問對象的多個線程，其中至少一個訪問是寫入。 具有數據爭用的程序具有未定義的行為。 如果你在沒有持有互斥鎖的情況下寫你的析構函數中的destroy ，你的程序將會有未定義的行為，我們無法預測會發生什么。

如果你在沒有持有互斥鎖的情況下閱讀其他地方的destroy ，那么當析構函數寫入它時也可能發生這種讀取，這也是數據競爭。