C++. Сборник рецептов

функция getFront, так и функция dequeue блокирует один объект mutex, используемый для модификации q, но между их вызовами мьютекс разблокирован, и, если другой поток находится в ожидании выполнения блокировки, он может это сделать до того, как получит свой шанс строка 2.

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 dequeueIfEquals может 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.

12.3. Уведомление одного потока другим

Проблема

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.

Решение

Используйте объекты mutex и 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 <iostream>
#include <boost/thread/thread.hpp>
#include <boost/thread/condition.hpp>
#include <boost/thread/mutex.hpp>
#include <list>
#include <string>
class Request { /*...*/ };
// Простой класс очереди заданий; в реальной программе вместо этого класса
// используйте std::queue
template<typename T>
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<T> list_;
 boost::mutex mutex_;
 boost::condition workToBeDone_;
};
JobQueue<Request> 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);