boost条件变量(condition_variable…

   好吧，本文也标题党了一回。因为在boost开发者眼里，这肯定不是bug，甚至算不上flaw，而是character,详见#2219This works as designed云云。如果搞懂原理后正确使用也一切OK，不过我觉得作为一个高质量的库，不应该对开发者提出这么高的要求，另外这个问题让我半夜调试鸡飞狗跳，难免带些情绪，所以姑且称其为bug吧。
   先说几句题外话：条件变量是并发开发的一大利器。君不见java提供的基本同步机制只有synchronize（相当于同线程可重入的临界区recursivemutex)和wait/notify(这就是条件变量了)，虽然还有其他几个同步原语，但是都是deprecate的。使用条件变量开发并发应用的最大优势是更容易做对，也更容易阅读理解。并发应用是很难调试的，有的bug可以潜伏很久直到哪天把程序崩掉，所以这两点是很关键的。boost的thread库提供有recursive_mutex、condition_variable和condition_variable_any。condition_variable_any可以作用于任意的mutex，那是不是利用boost::recursive_mutex和boost::condition_variable_any，就可以programmingc++ like java ? 在今天之前我是这么认为的，但事实证明没这么简单。
    先来看一个例子：
#include "xttime.h"
#include <iostream>
#include <boost/thread.hpp>

using namespace std;

class TestVC
{
public:

    TestVC()
    {
        running_flag =true;       
    }

    void stop()
    {
        running_flag = false;
        {
           boost::recursive_mutex::scoped_locklock(mtx);
           cond.notify_all();
        }
    }

    void waitSignalThread()
    {
       boost::recursive_mutex::scoped_locklock(mtx);   
        while(running_flag)
        {
            cout<< "start wait signal"<< endl;          
           cond.wait(mtx);
            cout<< "finish wait signal"<< endl;          
        }
    }

    void emitSignalThread()
    {
        while (running_flag)
        {
           {
              boost::recursive_mutex::scoped_locklock(mtx);
               cout << "startemit singal" << endl;
               cond.notify_all();
               cout << "finishemit signal" << endl;
           }
           global::sleepms(10);
        }
    }

private:

    bool running_flag;
   boost::recursive_mutex mtx;
   boost::condition_variable_anycond;

};

int main()
{
   boost::thread_group grp;
    TestVC test;
   
   grp.create_thread(boost::bind(&TestVC::waitSignalThread,&test));
   grp.create_thread(boost::bind(&TestVC::emitSignalThread,&test));
       
   global::sleepms(100);
    test.stop();
    grp.join_all();

    return 0;
}

    例子很简单，运行后跟预期的一样，循环打印：start wait signal、startemit singal、finish emit signal、finish waitsignal。接下来做一个小改动：将waitSignalThread分解成两个函数如下：
    void waitOneSignal()
    {
       boost::recursive_mutex::scoped_locklock(mtx);   
        cout<< "start wait signal"<< endl;          
        cond.wait(mtx);
        cout<< "finish wait signal"<< endl;   
    }

    void waitSignalThread()
    {
       boost::recursive_mutex::scoped_locklock(mtx);          
        while(running_flag)
        {
           waitOneSignal();                  
        }
    }

    结果呢？非常不幸跟预期的不同，打印start waitsignal后程序堵住了。这是因为boost::condition_variable_any只知道它的参数是一个可以加解锁的对象，所以调用wait的时候只是进行了一次解锁操作，但是当waitOneSignal调用cond.wait(mtx)的时候，mtx被加锁了两次了，只解锁一次，emitSignal线程当然无法获取mtx的锁。
   解决方法关键在于条件变量要知道自己获得的lockable对象是recursive_mutex，在wait之前调用若干次unlock，wait后相应调用若干次lock（否则部分临界区将失去保护），代码如下（仅适用于win32平台，因为linux下的recursive_mutex是通过pthread的PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE模式来实现的，没有保存当前加锁次数）：
class condition_variable_recursive_mutex
{
public:

   condition_variable_recursive_mutex(){}
   ~condition_variable_recursive_mutex(){}

    voidwait(boost::recursive_mutex&mtx)
    {
        int extra_lock =mtx.recursion_count - 1;
        for (int i = 0; i< extra_lock; i++)
        {
           mtx.unlock();
        }
        XASSERT(mtx.recursion_count== 1);       
       cond.wait(mtx);       
        for (int i = 0; i< extra_lock; i++)
        {
           mtx.lock();
        }
    }

    void notify_one()
    {
        cond.notify_one();
    }

    void notify_all()
    {
        cond.notify_all();
    }

private:

   boost::condition_variable_anycond;
};
   当使用recursive_mutex时使用上文condition_variable_recursive_mutex替代boost自带的条件变量就可以避免发生解锁不彻底的问题。如果要使用boost自带的条件变量也不是不行，只要确保wait的时候mutex只锁了一次即可——避免范围加锁的函数互相调用（如例子）和范围加锁的递归函数就可以基本满足这点了——这是挺麻烦的。
   最后一个问题：linux怎么办？事实上，我更关心Linux上能否正常运行。我感觉这是pthread接口设计的一个瑕疵：既然可以递归锁，为何没有方法获知总计锁了几次？为recursive_mutex加上计数即可最终解决该问题。

class xrecursive_mutex
{
public:
    xrecursive_mutex():recursion_count(0){}
   ~xrecursive_mutex(){}

    //    seriouswarning: you must only call this func in the threadalready hold permission of this mutex!
    int get_recursion_count()
    {          
        return recursion_count;
    }

    void lock()
    {
        mutex.lock();
        ++ recursion_count;
    }

    //    seriouswarning: you must only call this func in the threadalready hold permission of this mutex!
    void unlock()
    {
        -- recursion_count;
       mutex.unlock();          
    }

    //    lock of RAII style
    class scoped_lock
    {
    public:
       scoped_lock(xrecursive_mutex& mtx_)
           : mtx(mtx_)
        {
           mtx.lock();
        }

        ~scoped_lock()
        {
           mtx.unlock();
        }

    private:      
       xrecursive_mutex& mtx;
    };

private:

    int recursion_count;
   boost::recursive_mutex mutex;
};

class condition_variable_recursive_mutex
{
public:
   condition_variable_recursive_mutex(){}
   
   ~condition_variable_recursive_mutex(){}

    void wait(xrecursive_mutex&mtx)
    {
        int extra_lock =mtx.get_recursion_count() - 1;
        for (int i = 0; i< extra_lock; i++)
        {
           mtx.unlock();
        }
       XASSERT(mtx.get_recursion_count() == 1);      
       cond.wait(mtx);       
        for (int i = 0; i< extra_lock; i++)
        {
           mtx.lock();
        }
    }

    void notify_one()
    {
        cond.notify_one();
    }

    void notify_all()
    {
        cond.notify_all();
    }

private:
   boost::condition_variable_anycond;
};