C ++中的線程安全生產者/消費者模式

Question

如何開發線程安全的生產者/使用者模式？

在我的情況下，生產者在一個線程中運行，而使用者在另一個線程中運行。

std :: deque為此目的安全嗎？

我可以在一個線程中將push_back返回到雙端隊列的后面，而在另一個線程中將push_front向前推嗎？

編輯1

就我而言，我知道std :: deque中的最大項目數（例如10）。 有什么辦法可以為項目事先保留足夠的空間，以便在處理過程中無需更改隊列內存的大小，從而確保在添加向后推送數據時，前端數據不會發生任何變化？

Answer 1

STL C ++容器不是線程安全的：如果為它們決定，則在推入/彈出元素時需要使用適當的同步（基本上是std::mutex和std::lock ）。

或者，您可以使用設計正確的容器（單個生產者-單個消費者隊列應滿足您的需求），此處是其中一個示例： http ： //www.boost.org/doc/libs/1_58_0/doc/html/lockfree。 html

編輯后的插件：

是的，SPSC隊列基本上是環形緩沖區，完全可以滿足您的需求。

Answer 2

如何開發線程安全的生產者/使用者模式？

有幾種方法，但是使用鎖和監視器非常容易掌握，並且沒有很多隱藏的警告。 標准庫具有std::unique_lock ， std::lock_guard和std::condition_variable來實現該模式。 請查看condition_variable的cppreference頁面以獲取簡單示例。

std :: deque為此目的安全嗎？

不安全 您需要同步。

我可以在一個線程中將push_back返回到雙端隊列的后面，而在另一個線程中將push_front向前推嗎？

可以，但是您需要同步。 當隊列為空或只有一個元素時，存在競爭條件。 同樣，當隊列已滿或不足一小時時，如果您想限制其大小，則可以。

Answer 3

我認為您的意思是push_back()和pop_front() 。

std::deque本身不是線程安全的。 您將需要使用std::mutex序列化訪問權限，以便在生產者嘗試推送時，消費者不會嘗試彈出。

您還應該考慮如何處理以下內容：

1. 如果雙端隊列查找下一個項目時，雙端隊列為空，那么消費者的行為如何？

如果進入等待狀態，則當將雙端隊列添加到時，您將需要由生產者通知std::condition_variable 。 您可能還需要處理程序終止，其中消費者正在等待雙端隊列，並且程序終止了。 除非您正確地安排事情，否則它可能會“永遠等待”。

10個項目是“可貴的”，所以我不會理會保留空間。 std::deque會自動增長和收縮，因此在構建可運行的應用程序之前，請不要進行細粒度調整。

過早的優化是萬惡之源。

注意：目前尚不清楚如何限制隊列大小，但是如果生產者填滿隊列，然后等待其清除下來，您將需要更多的等待和條件，以其他方式進行協調。