Д. Стефенс - C++. Сборник рецептов

Проблема состояния состязания в этом конкретном случае решается путем гарантирования сохранения блокировки на весь период выполнения операции. Создайте функцию-член dequeueIfEquals, которая извлекает следующий объект из очереди, если он равен аргументу. Функция dequeueIfEqualsможет использовать блокировку, как и всякая другая функция.

T dequeueIfEquals(const T& t) {

boost::mutex::scoped_lock lock(mutex_);

if (list_.front() == t)

// ...

Существуют состояния состязания другого типа, но этот пример должен дать общее представление о том, чего следует остерегаться. По мере увеличения количества потоков и совместно используемых ресурсов состояния состязания оказываются более изощренными и обнаруживать их сложнее. Поэтому следует быть особенно осторожным на этапе проектирования, чтобы не допускать их.

В многопоточной обработке самое сложное — гарантировать сериализованный доступ к ресурсам, потому что если это сделано неправильно, отладка становится кошмаром. Поскольку многопоточная программа по своей сути недетерминирована (так как потоки могут выполняться в различной очередности и с различными квантами времени при каждом новом выполнении программы), очень трудно точно обнаружить место и способ ошибочной модификации чего-либо. Здесь еще в большей степени, чем в однопоточном программировании, надежный проект позволяет минимизировать затраты на отладку и переработку.

Используется шаблон, в котором один поток (или группа потоков) выполняет какие-то действия, и требуется сделать так, чтобы об этом узнал другой поток (или группа потоков). Может использоваться главный поток, который передает работу подчиненным потокам, или может использоваться одна группа потоков для пополнения очереди и другая для удаления данных из очереди и выполнения чего-либо полезного.

Используйте объекты mutexи condition, которые объявлены в boost/thread/mutex.hpp и boost/thread/condition.hpp . Можно создать условие ( condition) для каждой ожидаемой потоками ситуации и при возникновении такой ситуации уведомлять все ее ожидающие потоки. Пример 12.4 показывает, как можно обеспечить передачу уведомлений в модели потоков «главный/подчиненные».

Пример 12.4. Передача уведомлений между потоками

#include

#include

#include

#include

#include

#include

class Request { /*...*/ };

// Простой класс очереди заданий; в реальной программе вместо этого класса

// используйте std::queue

template

class JobQueue {

public:

JobQueue() {}

~JobQueue() {}

void submitJob(const T& x) {

boost::mutex::scoped_lock lock(mutex_);

list_.push_back(x);

workToBeDone_.notify_one();

}

T getJob() {

boost::mutex::scoped_lock lock(mutex_);

workToBeDone_.wait(lock); // Ждать удовлетворения этого условия, затем

// блокировать мьютекс

T tmp = list_.front();

list_.pop_front();

return(tmp);

}

private:

std::list list_;

boost::mutex mutex_;

boost::condition workToBeDone_;

};

JobQueue myJobQueue;

void boss() {

for (;;) {

// Получить откуда-то запрос

Request req;

myJobQueue.submitJob(req);

}

}

void worker() {

for (;;) {

Request r(myJobQueue.getJob());

// Выполнить какие-то действия с заданием...

}

}

int main() {

boost::thread thr1(boss);

boost::thread thr2(worker);

boost::thread thr3(worker);

thr1.join();

thr2.join();

thr3.join();

}

Объект условия использует мьютекс mutexи позволяет дождаться ситуации, когда он становится заблокированным. Рассмотрим пример 12.4, в котором представлена модифицированная версии класса Queueиз примера 12.2. Я модифицировал очередь Queue, получая более специализированную очередь, а именно JobQueue, объекты которой являются заданиями, поступающими в очередь со стороны главного потока и обрабатываемыми подчиненными потоками.

Самое важное изменение класса JobQueueсвязано переменной-членом workToBeDone_типа condition. Эта переменная показывает, имеется или нет задание в очереди. Когда потоку требуется получить элемент из очереди, он вызывает функцию getJob, которая пытается захватить мьютекс и затем дожидаться возникновения новой ситуации, что реализуют следующие строки.