使用互斥锁还是不使用互斥锁？

Question

如果我只有一个读者和一个写者，那么我是否需要互斥锁？读者从队列中获取下一个命令（food.front()）并根据该命令执行任务。命令执行完毕后，它会弹出该命令。写者将命令推入队列（food.push()）。

我需要互斥锁吗？我的读者（消费者）只有在 food.size() > 0 时才会执行。我正在使用读者线程和发送线程。

- user195488

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你在上面使用哪个容器？ - Timo Geusch

@Timo：queue<unsigned char> food; - user195488

Answer 1

互斥锁在多线程环境中使用。我没有在您的问题中看到提到线程的内容，因此我认为并不需要使用互斥锁。

但是，如果我们假设您所说的“读者”和“写作者”是指两个线程，则需要使用互斥锁（或其他多线程保护方案）来保护共享数据。

当队列有元素时，读取线程从中弹出某个元素，同时写入线程又向其中添加了元素会发生什么情况？灾难！使用互斥锁，您可以确保一次只有一个线程正在操作队列。

另一种方法是无锁线程安全队列。它使用原子操作来确保数据不被错误地操作。

- GManNickG

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@John：啊，我通常不注意标签，我的错。 - GManNickG

@GManNickG：什么是“无锁线程安全队列”？是根据我的需求构建的队列吗？还是STL中有这样的东西？ - steffen

@steffen：我不建议自己构建一个，因为这很难做到正确。Intel的TBB和MSVC的PPL库都有一个名为“concurrent_queue”的队列。但是，如果您不需要无锁属性（这个属性通常只在高负载情况下有用），您可以很容易地实现一个阻塞并发队列：http://www.justsoftwaresolutions.co.uk/threading/implementing-a-thread-safe-queue-using-condition-variables.html - GManNickG

Answer 2

如果读者看到大小大于零，但结构尚未完全更新，会发生什么？

可以通过非常小心地编写更新来避免这种情况，但使代码抵御未来篡改的方法是使用互斥锁。

- wallyk

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如果我们谈论在多处理器/多核架构上执行，"非常小心地编写更新"意味着在正确的位置使用正确的内存屏障，这是一个头疼的问题。 - Pascal Cuoq

Answer 3

假设“写入者”和“读取者”在不同的线程中：

很可能是的：在“写入”事件和“读取”事件之间，指向结构体的指针保持一致可能会出现“亚稳态”状态。

当然，这取决于实现方式：如果使用原子操作来更新指针，则可能无需互斥锁。

- jldupont

Answer 4

这完全取决于实现方式，如果您有两个不同的线程访问相同的变量，则需要使用互斥锁。否则，您可能会得到一个不一致的计数。

比如在写入时，您执行++count，在读取时执行--count，假设当前值为2。现在请注意，这些语句不需要是原子操作，++count可能由读取变量count、将其增加然后再次写回组成。现在，当一个写入和读取同时被执行，并且当执行第一个写入位时（即加载值2），整个读取已被执行，减少了计数，但是另一个线程仍然加载值2，它将其递增并随后写回变量。现在您刚刚失去了一个读取动作。

- wich

Answer 5

你的问题取决于两个条件：

1. 只有两个线程，一个是生产者，另一个是消费者
2. 该结构被设计为无锁

如果两个条件都满足，则可以放弃锁定，否则需要使用锁来保护队列结构。
要放弃锁定，必须记得在步骤结束时更新头部或尾部指针。

- Finaldie