条件变量的作用（条件变量原理）



condition_variable类是一个同步原语，与std::mutex一起使用，用于阻塞一个或多个线程，直到另一个线程修改一个共享变量（条件）并通知condition_variable。condition_variable主要有wait函数和notify_* 函数，wait的作用是等待，notify的作用是通知。Linux环境下的相关接口pthread_cond_*等函数。

当 std::condition_variable对象的某个wait 函数被调用的时候，它使用 std::unique_lock(通过 std::mutex) 来锁住当前线程。当前线程会一直被阻塞，直到另外一个线程在相同的 std::condition_variable 对象上调用了 notification 函数来唤醒当前线程。

wait()还有第二个参数，这个参数接收一个布尔类型的值，当这个布尔类型的值为false的时候线程就会被阻塞在这里，只有当线程被唤醒之后，且第二参数为true才会往下运行。

notify_one()每次只能唤醒一个线程，notify_all()函数的作用就是可以唤醒所有的线程，但是最终能抢夺锁的只有一个线程，或者说有多个线程在wait，但是用notify_one()去唤醒其中一个线程，那么这些线程就出现了去争夺互斥量的情况，最终没有获得锁的控制权的线程就会再次回到阻塞的状态，对于这些没有抢到控制权的过程叫做虚假唤醒。对于虚假唤醒的解决方法就是加一个while()循环，比如：

这个就是当线程被唤醒以后，先进行判断，是否可以去操作，如果可以，再去运行下面的代码，否则继续在循环内执行wait函数

上面所说多个线程等待一个唤醒的情况叫做惊群效应。

方法原型：

std::condition_variable提供了两种wait()函数。当前线程调用wait()后被阻塞(此时当前线程获得了mutex)，直到另外某个线程调用notify_*唤醒了当前线程。

在当前线程被阻塞时，该函数会自动调用lck.unlock()释放锁，使得其他被阻塞在锁竞争上的线程得以继续执行。一旦当前线程获得通知(通常是另外某个线程调用notify_* 唤醒了当前线程)，wait()函数也是自动调用lck.lock()，使得lck的状态和wait函数被调用时相同。

在设置了pred的情况下，只有当pred条件为false时调用wait()才会阻塞当前线程，并且在收到其他线程的通知后只有当pred为true时才会被解除阻塞。等效于以下情景。

方法原型：

与std::condition_variable::wait()类似，不过wait_for可以指定一个时间段，在当前线程收到通知或者指定的时间rel_time超时之前，该线程都会处于阻塞状态。一旦超时或收到了其他线程的通知，wait_for返回，剩下的处理步骤和wait()类似。

wait_for()的pred表示预测条件，只有当pred条件为false时调用wait()才会阻塞当前线程，并且在收到其他线程的通知后只有当pred为true时才会被解除阻塞。

方法原型：

与wait_for类似，但是wait_until可以指定一个时间点，在当前线程收到通知或者指定的时间点abs_time超时之前，该线程都处于阻塞状态。一旦超时或者收到了其他线程的通知，wait_until返回，剩下的处理步骤和wait()相似

wait_until的重载版本中pred表示wait_until的预测条件，只有当pred条件为false时调用wait()才会阻塞当前线程，并且在收到其他线程的通知后只有当pred为true时才会被解除阻塞

唤醒某个等待(wait)线程。如果当前没有等待线程，则该函数什么也不做，如果同时存在多个等待线程，则唤醒某个线程是不确定的。

唤醒所有等待(wait)线程。如果当前没有等待线程，则什么也不做。

通知其他线程，给定的线程已经全部完成，当调用该函数的线程退出时，所有在cond条件变量上等待的线程都会收到通知

与std::condition_variable类似，只不过std::condition_variable_any的wait函数可以接受任何lockadle参数。而std::condition_variable只能接受std::unique_lock类型的参数，除此意外和std::condition_variable几乎完全一样。

运行结果：

参考文章：

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