C++多线程(mutex类)（三）

mutex 类
详细方法介绍参见C++ Ref

• Mutex Types
  Mutex types是lockable type类型，用于保护对特定区域代码的访问。支持操作：lock 和unlock。lock操作用于防止其他thread的访问，unlock操作用于解除lock。C++11中有4种Mutex Type
  
  • mutex
  • • 构造器 constexpr mutex() noexcept; 不支持拷贝构造或者赋值构造
  • • 支持lock(),try_lock(),unlock(),native_handle()方法
  • recursive_mutex
  • • 与mutex相比，其lock()与try_lock()可以对同一recursive_mutex对象获得多级ownership
  • timed_mutex
  • • 额外提供try_lock_for()与try_lock_until()方法。两个方法的含义是在timed_mutex对象被其他线程lock住时，当前线程将会block for duration or to timepoint
  • recursive_timed_mutex 集成了recursive_mutex和timed_mutex特性

lock方法执行区别
- 对任意的mutex type对象，若其(cur_mutex)已被其他thread locked，则调用lock()方法将会进入block，调用try_lock()方法将会失败，返回false；调用try_lock_for/try_lock_until()方法将会block一段时间，在此期间一直等待获取cur_mutex的lock
- 若cur_mutex还没有被任意thread获取lock，则所有lock方法将会获得lock并返回
- 若cur_mutex已被当前thread获取lock，对于mutex对象和timed_mutex对象，调用lock()，try_lock(),try_lock_for()，try_lock_until() 会产生死锁，函数有的会产生Error，有的不会； 若对recursive_mutex和recursive_timed_mutex调用lock()，try_lock(),try_lock_for()，try_lock_until()，将会产生新一级的lock，最后unlock时也需要调用相同数目的unlock方法

• Locks
  Locks提供了一种管理mutex的机制
  
  • lock_guard
  • • 是一种简单的机制，仅提供构造器和析构器方法
  • • 创建时自动上锁，lock_guard析构时自动调用unlock方法
  • unique_lock
  • • 相对lock_guard来说，unique_lock更加灵活。创建时自动对mutex对象上锁，析构时自动调用unlock()方法。unique_lock并不管理mutex对象的生命周期，但是mutex对象在lock_guard析构时必须存在。
  • • 支持多种形式的构造器，包括初始化以及移动构造
  • • 支持lock(),try_lock()，try_lock_for()，try_lock_until()，unlock()方法
  • • 支持移动赋值 unique_lock& operator= (unique_lock&& x) noexcept;
  • • swap()方法：交换管理的mutex对象和owning state(lock or unlock)
  • • release()方法：mutex_type* release() noexcept; 返回指向管理的mutex_type的指针，并且unique_lock释放对mutex 对象的管理权，此后unique_lock不再管理任何mutex 对象
  • • owns_lock()：返回是否lock住某个mutex对象
  • • （）: 与owns_lock()功能相同
  • • mutex(): 返回指向管理的mutex对象的指针
• Other Type
• Functions
• • lock()
  • • template <class Mutex1, class Mutex2, class… Mutexes>
      void lock (Mutex1& a, Mutex2& b, Mutexes&… cde);
  • • lock 所有Mutex对象，但并不按照特定顺序，若暂时无法lock则将block调用线程
  • • 函数返回时保证所有Mutex对象均以被lock，且无死锁产生
  • • 若由于exception导致无法lock某Mutex对象，函数在fail前将首先unlock所有已被lock的Mutex对象
• • try_lock()
  • • template <class Mutex1, class Mutex2, class… Mutexes> int try_lock (Mutex1& a, Mutex2& b, Mutexes&… cde);
  • • 按照顺序依次尝试lock Mutex对象a,b,…,cde直到所有Mutex对象均lock成功或者任一Mutex 对象lock失败(return false or throw exception)。若失败，则将会对所有已经成功lock的Mutex对象执行unlock操作
  • call_once()
  • • template <class Fn, class… Args>
      void call_once (once_flag& flag, Fn&& fn, Args&&… args);
  • • 该函数为Passive调用，任意线程调用任意fn，若flag相同，则仅做一次调用。
      call_once实例

#include <iostream>       // std::cout#include <thread>         // std::thread, std::this_thread::sleep_for#include <chrono>         // std::chrono::milliseconds#include <mutex>          // std::call_once, std::once_flagusing namespace::std;int winner;void set_winner(int x) { cout << "Enter into set_winner" << endl; winner = x; }//仅执行一次void print_winner(int x) { cout << "Enter into print_winner" << endl; winner = x; }std::once_flag winner_flag;void wait_1000ms(int id) {    // count to 1000, waiting 1ms between increments:    for (int i = 0; i<1000; ++i)        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(1));    // claim to be the winner (only the first such call_once on winner_flag is executed):    std::call_once(winner_flag, set_winner, id);    std::call_once(winner_flag, print_winner, 100);//will not execute since winner_flag has been called by call_once}int main(){    std::thread threads[10];    // spawn 10 threads:    for (int i = 0; i<10; ++i)        threads[i] = std::thread(wait_1000ms, i + 1);    std::cout << "waiting for the first among 10 threads to count 1000 ms...\n";    for (auto& th : threads) th.join();    std::cout << "winner thread: " << winner << '\n';    this_thread::sleep_for(chrono::seconds(10));    cout << "call_once after Sleep" <<endl;    thread t(wait_1000ms, 100);    t.join();    cout << "New winner " << winner << endl;//the winner result are always same as before    system("pause");    return 0;}

可能的运行结果

waiting for the first among 10 threads to count 1000 ms...Enter into set_winnerwinner thread: 2call_once after SleepNew winner 2Press any key to continue . . .