共计 3024 个字符，预计需要花费 8 分钟才能阅读完成。
【工夫治理的实质是目标治理，如果咱们想要更好的利用工夫，最先要做的是找到最值得咱们破费工夫的事件，自我学习和精进才是最值得咱们做的有意义的事。】
想必大家开发过程中都会用到多线程，用到多线程基本上都会用到条件变量，你了解的条件变量只是简略的 wait 和 notify 吗，最近工作中看共事也都只是简略的应用 wait 和 notify，导致我的项目呈现 bug 却不知如何 fix bug，其实这外面还是有一些坑的，程序喵这里总结给大家。
本文内容简介：
- 什么是条件变量？
- 条件变量如何应用？
- 如何解决条件变量的信号失落问题？
- 如何解决条件变量的虚伪唤醒问题？
- 条件变量为什么肯定要和锁配合应用？
什么是条件变量
条件变量是多线程程序中用来实现期待和唤醒逻辑罕用的办法。通常有 wait 和 notify 两个动作，wait 用于阻塞挂起线程 A，直到另一个线程 B 通过通过 notify 唤醒线程 A，唤醒后线程 A 会持续运行。
条件变量在多线程中很罕用，在有名的生产者和消费者问题中，消费者如何晓得生成者是否生产出了能够生产的产品，通过 while 循环不停的去判断是否有可生产的产品？家喻户晓，死循环极其耗费 CPU 性能，所以须要应用条件变量来阻塞线程，升高 CPU 占用率。
条件变量的应用
拿生产者和消费者问题举例，看上面这段代码：
std::mutex mutex;
std::condition_variable cv;
std::vector<int> vec;
void Consume() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
cv.wait(lock);
std::cout << "consume" << vec.size() << "\n";}
void Produce() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
vec.push_back(1);
cv.notify_all();
std::cout << "produce \n";
}
int main() {std::thread t(Consume);
t.detach();
Produce();
return 0;
}本意是消费者线程阻塞，期待生产者生产数据后去告诉消费者线程，这样消费者线程就能够拿到数据去生产。
但这里有个问题：如果先执行的 Produce()，后执行的 Consume()，生产者提前生产出了数据，去告诉消费者，然而此时消费者线程如果还没有执行到 wait 语句，即线程还没有处于挂起期待状态，线程没有期待此条件变量上，那告诉的信号就失落了，前面 Consume()中才执行 wait 处于期待状态，但此时生产者曾经不会再触发 notify，那消费者线程就会始终阻塞上来，呈现 bug。
如何解决这个问题呢？能够附加一个判断条件，就能够解决这种 信号失落 问题，见代码：
std::mutex mutex;
std::condition_variable cv;
std::vector<int> vec;
void Consumer() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
if (vec.empty()) { // 退出此判断条件
cv.wait(lock);
}
std::cout << "consumer" << vec.size() << "\n";}
void Produce() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
vec.push_back(1);
cv.notify_all();
std::cout << "produce \n";
}
int main() {std::thread t(Consumer);
t.detach();
Produce();
return 0;
}通过减少附加条件能够解决信号失落的问题，但这里还有个中央须要留神，消费者线程处于 wait 阻塞状态时，即便没有调用 notify，操作系统也会有一些概率会唤醒处于阻塞的线程，使其继续执行上来，这就是 虚伪唤醒 问题，当呈现了虚伪唤醒后，消费者线程继续执行，还是没有能够生产的数据，呈现了 bug。
那怎么解决虚伪唤醒的问题呢，能够在线程由阻塞状态被唤醒后持续判断附加条件，看是否满足唤醒的条件，如果满足则继续执行，如果不满足，则持续去期待，体现在代码中，行将 if 判断改为 while 循环判断，见代码：
std::mutex mutex;
std::condition_variable cv;
std::vector<int> vec;
void Consumer() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
while (vec.empty()) { // 将 if 改为 while
cv.wait(lock);
}
std::cout << "consumer" << vec.size() << "\n";}
void Produce() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
vec.push_back(1);
cv.notify_all();
std::cout << "produce \n";
}
int main() {std::thread t(Consumer);
t.detach();
Produce();
return 0;
}看到这里您应该曾经明确条件变量的应用啦，须要应用 while 循环附加判断条件来解决条件变量的信号失落和虚伪唤醒问题。
有没有更简略的形式
难道咱们每次都须要应用 while 循环和附加条件来操作条件变量吗，这岂不是很麻烦，在 C ++ 中其实有更好的封装，只须要调用 wait 函数时在参数中间接增加附加条件即可，外部曾经做好了 while 循环判断，间接应用即可，见代码：
std::mutex mutex;
std::condition_variable cv;
std::vector<int> vec;
void Consumer() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
cv.wait(lock, [&](){ return !vec.empty(); }); // 这里能够间接应用 C ++ 的封装
std::cout << "consumer" << vec.size() << "\n";}
void Produce() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
vec.push_back(1);
cv.notify_all();
std::cout << "produce \n";
}
int main() {std::thread t(Consumer);
t.detach();
Produce();
return 0;
}但在 C 语言中就没方法啦，大家只能本人做一层封装啦。
为什么条件变量须要和锁配合应用
为什么叫条件变量呢？因为外部是通过判断及批改某个全局变量来决定线程的阻塞与唤醒，多线程操作同一个变量必定须要加锁来使得线程平安。同时一个简略的 wait 函数调用外部会很简单的，有可能线程 A 调用了 wait 函数然而还没有进入到 wait 阻塞期待前，另一个线程 B 在此时却调用了 notify 函数，此时 nofity 的信号就失落啦，如果加了锁，线程 B 必须期待线程 A 开释了锁并进入了期待状态后才能够调用 notify，继而避免信号失落。
对于条件变量就介绍到这里，心愿大家能有所播种，平时应用过程中能够避掉条件变量的坑。
更多文章，请关注我的 V X 公 主 号：程序喵小孩儿，欢送交换。
