C++11线程库使用(三)

创建多个线程 & 数据共享问题

Posted by Zhgaot on August 3, 2021

1 创建和等待多个线程

  1. 把thread对象放入到容器里管理,可理解为thread对象数组,这方便了我们一次创建大量的线程并对大量线程管理;
  2. 多个线程执行顺序是乱的,这与操作系统内部CPU调度算法有关;
  3. 推荐使用join,令主线程等待所有子线程运行结束,最后再结束主线程,这样程序更稳定;
// 多个线程公用一个线程入口函数
void test(int num) {
	cout << "test子线程开始执行,线程编号:" << num << endl;
	cout << "test子线程结束执行,线程编号:" << num << endl;
}

int main() {
	vector<thread> mythreads;
	int quantity = 5;  // 创建5个子线程,入口函数统一为test
	for (int i = 0; i < quantity; i++) {
		mythreads.push_back(thread(test, i));  // 创建并开始执行线程,push_back的是thread的临时对象
	}
	for (vector<thread>::iterator it = mythreads.begin(); it != mythreads.end(); it++) {
		it->join();  // 等待5个子线程均返回
	}
	cout << "主线程即将结束..." << endl;
	return 0;
}

2 数据共享问题分析

2.1 只读的数据

只读的数据是安全稳定的,不需要特别的处理手段,直接读取即可,如下所示:

vector<int> g_v = { 1,2,3 };  // 创建全局变量作为【只读】共享数据

void test(int num) {
	cout << "线程id为 " << std::this_thread::get_id() << " 的线程,打印g_v的值:" << g_v[0] << g_v[1] << g_v[2] << endl;
}

int main() {
	vector<thread> mythreads;
	int quantity = 5;  // 创建5个子线程,入口函数统一为test
	for (int i = 0; i < quantity; i++) {
		mythreads.push_back(thread(test, i));  // 创建并开始执行线程,push_back的是thread的临时对象
	}
	for (vector<thread>::iterator it = mythreads.begin(); it != mythreads.end(); it++) {
		it->join();  // 等待5个子线程均返回
	}
	return 0;
}

2.2 可读可写的数据

最简单的避免崩溃的处理是:【读】和【写】的操作是互斥进行的,即读的时候不能写、写的时候不能读。

3 共享数据的保护

假设要开发一个“网络游戏服务器”。创建两个线程,一个线程搜集玩家命令(用一个数字替代),并把命令数据写到一个队列中,另一个线程用于从队列中取出玩家的命令,进行解析后执行玩家需要的动作。这是一个不考虑容量的【生产者-消费者问题】,按理说生产者与消费者必须互斥地访问共享数据(缓冲区),但如果不进行互斥,如下述代码,则程序会崩溃:

class A {
public:
	// 把收到的玩家命令入到链表中
	void inMsg() {
		for (int i = 0; i < 10000; i++) {
			cout << "inMsg()执行,插入一个元素:" << i << endl;
			msg.push_back(i);  // 假设数字i就是收到的玩家命令
		}
	}
	// 把数据从链表中取出
	void outMsg() {
		for (int i = 0; i < 10000; i++) {
			if (!msg.empty()) {
				int command = msg.front();  // 返回第一个元素
				msg.pop_front();  // 移除第一个元素但不返回
			}
			else {
				cout << "outMsg()执行,但目前消息队列为空" << i << endl;
			}
		}
		cout << "end" << endl;
	}
private:
	list<int> msg;  // 专门用于代表玩家发送过来的命令
};

int main() {
	A a;
	thread outObj(&A::outMsg, std::ref(a));
	thread inObj(&A::inMsg, std::ref(a));
	outObj.join();
	inObj.join();
	return 0;
}