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Cpp(七) std::thread 标准库多线程

Autooooooo

发布于 2020-11-09 02:42:55

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代码可运行

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代码可运行

C++ 多线程

#1 环境

C++14
CMake 3.17
macOS 10.15.5
Clion

#2 开始

#2.1 不使用线程

#include <iostream>
#include <thread>

void func1(){
    std::cout << "func1" << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(2000)); // 休眠
}
void func2(){
    std::cout << "func2" << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(2000)); // 休眠
}

int main() {
    std::cout << "Hello, Thread!" << std::endl;
    func1();
    func2();
    return 0;
}

现象:

先打印输出func1两秒后再打印输出func2,再过两秒后退出程序

#2.2 使用多线程

#include <iostream>
#include <thread>

void func1(){
    std::cout << "func1" << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(2000)); // 休眠
}
void func2(){
    std::cout << "func2" << std::endl;
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(2000)); // 休眠
}

int main() {
    std::cout << "Hello, Thread!" << std::endl;
    std::thread t1(func1);
    std::thread t2(func2);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

现象:

几乎同时打印输出func1 func2, 两秒后退出程序

#3 std::thread 接口

#3.1 std::thread t1(func1)

std::thread: 变量类型
t1: 多线程变量名
func1: 需要执行的方法

#3.2 t1.join();

连接

std::thread t1(func1);
t1.join();

join(): 阻塞等func1执行完毕后返回

#3.3 t1.detach();

分离

std::thread t1(func1);
t1.detach();

detach(): 不阻塞,直接返回

#3.4 get_id()

获取线程id

std::thread t1(func1);
std::thread::id t1_id = t1.get_id();
std::cout << "t1 id:" << t1_id << std::endl;

#3.5 swap()

交换两个线程对象所代表的底层句柄(underlying handles)。

std::thread t1(func1);
std::thread t2(func2);
std::cout << "t1 id:" << t1.get_id() << std::endl;
std::cout << "t2 id:" << t2.get_id()<< std::endl;
std::swap(t1, t2);
std::cout << "t1 id:" << t1.get_id() << std::endl;
std::cout << "t2 id:" << t2.get_id()<< std::endl;
t1.join();
t2.join();

# output
Hello, Thread!
t1 id:0x7000069c8000
t2 id:0x700006a4b000
t1 id:0x700006a4b000
t2 id:0x7000069c8000
func1
func2

#3.6 mutex()

mutex是用来保证线程同步的，防止不同的线程同时操作同一个共享数据。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

int count = 10;
std::mutex lock;

void func1(){
    while (count>0){
        lock.lock();
        count--;
        std::cout << count << std::endl;
        lock.unlock();
    }
}
void func2(){
    while (count>0){
        lock.lock();
        count--;
        std::cout << count << std::endl;
        lock.unlock();
    }
}

int main() {
    std::thread t1(func1);
    std::thread t2(func2);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

# output
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
-1

但是使用mutex是不安全的，当一个线程在解锁之前异常退出了，那么其它被阻塞的线程就无法继续下去。

#3.7 lock_guard

使用lock_guard则相对安全，它是基于作用域的，能够自解锁，当该对象创建时，它会像m.lock()一样获得互斥锁，当生命周期结束时，它会自动析构(unlock)，不会因为某个线程异常退出而影响其他线程

...
while (count>0){
    std::lock_guard<std::mutex> lk(lock);
    count--;
    std::cout << count << std::endl;
}
...

#4 线程池

线程的创建和销毁会消耗系统资源,为了避免系统的消耗,加入线程池概念,为的就是创建的线程存到队列中,线程执行结束后,不销毁,等到下一个申请线程时,从队列中取出已有的线程

这里使用GitHub上已经写好的第三方线程池库

GItHub地址: https://github.com/progschj/ThreadPool

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
#include "ThreadPool.h"

void func1(){
    std::cout << "func1: " << std::this_thread::get_id() << " :func1"  << std::endl; // 打印当前线程id
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(2000)); // 休眠
}
void func2(){
    std::cout << "func2: " << std::this_thread::get_id() << " :func2" << std::endl; // 打印当前线程id 
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(2000)); // 休眠

}

int main() {
    ThreadPool pool(4); // 线程池最大线程数为4 
    pool.enqueue(func1);
    pool.enqueue(func1);
    pool.enqueue(func2);
    pool.enqueue(func2);
    pool.enqueue(func2); // 创建5个线程, 只要有两个线程的id相同,就能证明线程池可用
    return 0;
}

# output
func1: func1: func2: 0x700002a07000 :func20x700002901000 :func1
func2: 0x700002984000 :func1
0x700002a8a000 :func2
func2: 0x700002901000 :func2