使用互斥鎖限制每次運行的線程數爲2

Question

我有一個程序將10個線程放到一個向量中，每個向量應該在完成前打印出一個字符5次（'A'代表第一個線程，'B'爲第二個，等等）。我可以讓它們一次運行（使用detach（））或讓它們一次運行一個（使用join（））。現在我想用一個Mutex來限制每次允許打印的線程數爲2.我已經能夠聲明互斥鎖並將鎖定到位，但我不確定如何應用這樣的限制。任何人有任何想法如何進行？

deque<int> q ; 
mutex print_mutex ; 
mutex queue_mutex ; 
condition_variable queue_cond ; 

void begin(int num) { 
    unique_lock<mutex> ul {queue_mutex}; 
    q.emplace_back(num); 
    queue_cond.wait(ul,[num]{ 
     return q.front() == num; }); 
    q.pop_front(); 
    cout << num << " leaves begin " << endl ; 
} 

void end (int num) { 
    lock_guard<mutex>lg{queue_mutex}; 
    queue_cond.notify_all(); 
    cout << num << " has ended " << endl ; 
} 

void run(int num, char ch) { 
    begin(num); 
    for (int i = 0; i < 5; ++i) { 
     { 
      lock_guard<mutex> lg { print_mutex }; 
      cout << ch << endl << flush ; 
     } 
     sleep_for(milliseconds(250)); 
    } 
    end(num); 
} 

int main() { 
    vector<thread>threads {}; 
    for (int i = 0; i < 10; ++i) { 
     threads.push_back(thread{run,i,static_cast<char>(65+i)}); 
     threads.at(i).join(); 
    } 
} 

Answer 1

您已經爲全局deque<int> q設置了一個FIFO。所以讓我們使用它。

目前，您正試圖限制執行，直到當前線程位於前面。雖然有一個錯誤，因爲begin會立即從雙端隊列中彈出該線程。當您致電end時，最好刪除該值。下面是變化，第一：

void end(int num) 
{ 
    { 
     lock_guard<mutex>lg{queue_mutex}; 
     cout << num << " has ended " << endl ; 
     q.erase(find(q.begin(), q.end(), num)); 
    } 
    queue_cond.notify_all(); 
} 

這使用std::find從<algorithm>刪除特定值。您可以使用pop_front，但我們即將更改該邏輯，以便更通用。另請注意，通知時不需要鎖定條件變量。

因此，將begin中的邏輯擴展到前兩位並沒有多大的延伸。在這裏：

void begin(int num) 
{ 
    unique_lock<mutex> ul {queue_mutex}; 
    q.emplace_back(num); 
    queue_cond.wait(ul,[num]{ 
     auto end = q.begin() + std::min(2, static_cast<int>(q.size())); 
     return find(q.begin(), end, num) != end; 
     }); 
    cout << num << " leaves begin " << endl ; 
} 

可以更改2到任何你想要的，最多允許多個線程通過。在某些時候，您可能會放棄這種方法，並使用一個簡單的方法，如單個計數器變量，然後依靠線程調度器來管理哪個線程被喚醒，而不是強制它們進入FIFO。這樣你就可以切換到使用notify_one來喚醒單線程並減少開銷開銷。

無論如何，最後要做的就是從線程生成循環中刪除join。並發現在由begin和end管理。所以你應該這樣做：

for (int i = 0; i < 10; ++i) { 
    threads.push_back(thread{run, i, 'A'+i}); 
} 
for (auto & t : threads) t.join();