C++多线程问题

Question

我有一个名为Foo的对象，它有一个全局变量Time currentTime。

Foo有两个方法，这两个方法从不同的线程中调用。

update()
{
    currentTime = currentTime + timeDelay;
}

restart(Time newTime)
{
    currentTime = newTime;
}

我看到在重新启动时，时间会正确更改，但有时候currentTime似乎没有重置（或者它已经被重置，但update方法会将其重新设置回去）。update方法大约每秒钟调用一次，而重新启动仅在用户发起重新启动事件（按下按钮）时发生。我认为这是一个线程定时问题，欢迎任何关于发生了什么的建议或评论。

- Holograham

Answer 1

你这里肯定存在竞争条件。最直接的解决方案是使用锁来保护共享变量currentTime的使用。我在这里使用Boost.Threads互斥锁类:

class Foo
{
  boost::mutex _access;
  update()
  {
    boost::mutex::scoped_lock lock(_access);
    currentTime = currentTime + timeDelay;
  }

  restart(Time newTime)
  {
    boost::mutex::scoped_lock lock(_access);
    currentTime = newTime;
  }
};

- 1800 INFORMATION

Answer 2

线程1调用update，获取currentTime的副本并将其保存在其线程本地内存中。 线程2调用restart，将currentTime设置为newTime。线程2完成。 线程1继续执行，重新将currentTime分配给其线程本地内存中的currentTime（即您重启调用之前的旧currentTime值）+时间延迟。线程1现在完成。

因此，您的重启将失败。还有许多其他可能导致意外行为的情况。始终同步在不同线程之间共享的变量，以避免此类问题。

建议您使用其他人提供的互斥锁。

- anio

Answer 3

从两个线程访问同一个变量（就像你现在做的）需要一些形式的同步。使用互斥锁来确保只有一个线程在同一时间访问该变量，例如：

update()
{
    // Lock mutex
    currentTime = currentTime + timeDelay;
    // unlock mutex
}
// Same idea for restart()

问题在于，如果没有像互斥锁这样的同步原语，访问相同的变量会对线程造成问题。比如update()读取currentTime，进行加法运算，但在它存储结果之前，我们切换到了另一个线程，restart()开始执行。现在我们又回到了update()，它将（现在无效的）加法结果写回到currentTime中，覆盖了restart()的工作。互斥锁通过允许您保证操作是原子的来防止这种情况发生。可以搜索一些教程 - 您需要了解很多其他内容，例如死锁。

如何创建/锁定互斥锁取决于您的操作系统/要使用的库。在*nix系统上，本地解决方案是pthreads，在Win32上是关键部分。（pthreads实现存在于Win32上）Boost库还有一个线程部分。

- Thanatos

Answer 4

在每个函数中添加一些printf语句以创建正在发生的日志。

例如，如果update（）在“currentTime = newTime;”之后立即在另一个线程中执行，您希望发生什么？ - 或者更糟糕的是 - 在该行中进行分配期间。

完成后，请查看： {{link1：http://en.wikipedia.org/wiki/Mutual_exclusion}}

- Justicle

Answer 5

在这种情况下，使用互斥锁感觉太重了。我会改用InterlockedExchange和InterlockedAdd。

-

Answer 6

由于进入关键区域时没有锁定，每个线程都在更新当前时间，因此您遇到了竞争条件。每个线程都有一个内存，当线程需要从共享内存中获取某些内容时，它会将其复制到本地内存中。第一步是先获取锁，然后清除内存，确保变量将从共享内存中加载。现在在关键区域中操作，完成后解锁关键区域，确保本地变量将写入共享内存。由于您没有锁定，无法预测会发生什么。

对于您的情况，使用互斥锁将是所需的，因为当前时间变量只有一个关键字。另一种类型的锁定是信号量，它允许多个关键字。

- AndrewB

Answer 7

如果currentTime确实像你所说的是一个全局变量，那么你需要一个全局互斥锁来保护这个变量。(使用PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER或BOOST.call_once结构)

在这种情况下，BOOST.Threads示例是不正确的，因为生活在不同线程中的Foo类的两个实例将具有不同的_access互斥锁实例(我真的不喜欢前缀!)，并且将锁定自己的实例而不保护currentTime变量。

如果currentTime是一个实例变量，则BOOST.Threads示例是正确的。

- TimW