線程安全隊列和虛假喚醒

Question

我目前正在閱讀有關C ++中多線程的書。 在第一章中，我找到了線程安全隊列的一些源代碼。 它大致是這樣構建的：

template<typename T>
class QueueThreadSafe
{
private:
    std::mutex m_mutex;
    std::queue<T> m_dataQueue;
    std::condition_variable m_dataCondition;

public:
    void push(T someValue)
    {
        std::lock_guard<std::mutex> guard(m_mutex);
        m_dataQueue.push(someValue);
        m_dataCondition.notify_one();
    }

    void pop(T &retVal)
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(m_mutex);
        m_dataCondition.wait(lock, [this]{return !m_dataQueue.empty();});
        retVal = m_dataQueue.front();
        m_dataQueue.pop();
    }
};

當將值推入隊列時，將通知數據條件，並且彈出中的某些（可能）等待線程可以恢復工作。 使我感到困惑的是這種情況下的虛假喚醒。 如果在同一時間通知一個線程，而另一個線程在同一時間喚醒，該怎么辦？ 當然，他也看到一個不空的隊列。 在這種情況下，兩個不同的線程將嘗試彈出一個值，其中可能僅存在一個值-經典競爭條件。

我在這里想念什么嗎？ 有一個更好的方法嗎？

Answer 1

虛假喚醒僅意味着您需要在喚醒時檢查喚醒條件是否仍然有效。 由於傳遞了wait函數：

1. 用於互斥的鎖，以及
2. 判斷是否滿足等待條件的謂詞

當一個線程被“正常”通知而另一個線程被虛假通知時的行為是，其中一個線程（無論哪個，以更快的速度運行）獲取鎖並確認隊列為非空，然后彈出頂部元素並釋放鎖； 在較快的線程釋放鎖之前，丟失爭用鎖的線程不會獲取鎖，因此它會看到已經清空的隊列，並確定這是一個虛假的喚醒，然后重新進入睡眠狀態。

重要的是，虛假喚醒的線程是否贏得了爭奪鎖（和排隊的項目）的競爭並不重要。 其中一個線程的行為好像正常喚醒（發現條件為真並按預期工作），一個線程的行為好像是虛假喚醒（發現條件為假並按預期返回等待狀態），並且代碼整體上表現正常。

Answer 2

我認為在這種情況下，通知的線程和喚醒的線程有相同的機會從隊列中彈出，這僅取決於CPU如何做出調度決定（哪個更快）。

除非您想指定哪個線程應該具有權限，否則必須更改實現。