std::mutex是否公平？

Question

正如问题所述，std::mutex是否公平？即，如果线程A锁定了互斥锁，然后B和C按此顺序调用'lock（）'，它们会以相同的顺序获得互斥锁，还是顺序不确定？

文档根本没有涉及这个问题。

- mort

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如果文档没有涉及到这一点，我猜那就意味着它是未指定的。 - Gabe

为了保持它们的顺序：https://dev59.com/A1_Va4cB1Zd3GeqPW8ta - fatihk

这个http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2012/n3337.pdf可能是“文档”的更好来源。 - doctorlove

谢谢你的提示，但这只是一份草稿。 - mort

你需要支付相当一大笔钱才能获得发布版本。公平性是实现细节。唯一可以真正依赖的是，不提供任何公平性的实现不太可能长久存活。换句话说，当你使用别人的代码时，你应该有一些信心他们做得对。如果你不指明实现，我们无法帮助你感觉更好。 - Hans Passant

我不知道... 我对标准的阅读表明它是公平的。 - John Dibling

Answer 1

标准(§30.4)未涉及互斥锁中竞争线程之间公平性的要求，因此可能是公平的也可能是不公平的。

实际上，std::mutex 的实现通常会使用其所在平台提供的互斥锁实现，这些实现大多数都是不公平的，因为这样通常更加简单高效。例如，在 Windows 上，互斥锁通常是公平的，但并非总是如此。某些实现(e.g. Thread Building Block)提供了特殊的公平互斥锁，但这些互斥锁不是基于操作系统本地的互斥锁实现的，通常是作为自旋锁的方式实现的(其中有自己的注意事项)。

- ronag

Answer 2

如果文档没有涉及到这个问题，我们可以建议将其视为未指定的。如果没有指定，你可能会惊讶地猜测他们按照相同的顺序获得锁定...... 为了确保线程按照请求的顺序获取互斥量，我建议你查看 std::condition_variable 或 std::condition_variable_any。它们都在 <condition_variable> 库头文件中声明。在两种情况下，它们需要与互斥量一起使用，以提供适当的同步。以下是如何使用它的一个小例子：

#include <mutex>
#include <condition_variable>

std::mutex mut;
std::queue<dummyData> data;
std::condition_variable cond;

void dummyDataPrepare()
{
    while( more_data_in_preparation() )
    {
        std::lock_guard<std::mutex> lo( mut );
        // doing many things on data
        cond.notify_one();
    }
}

void dummyDataProcessingThread()
{
    while( true )
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lo( mut );
        cond.wait( lo,
            []{ return !data.empty(); });
        // Do whatever you want ...
        lo.unlock();
    }
}

这个例子展示了在对数据进行操作之前如何等待某些数据被处理。

- Pierre Fourgeaud

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我需要知道std::mutex是否公平，而不是如何创建公平锁。 - mort

响应在我的帖子顶部。我认为这不公平，因为没有具体说明。这就是为什么我想给你一个让锁变得公平的方法... - Pierre Fourgeaud

使用condition_variable如何确保公平性？ - ronag

至少，通过一些代码，你可以让它变得公平。事实上，wait方法会解锁互斥锁并将线程放入等待条件的线程列表中，因此你可以创建一个公平锁。这里有一个链接，其中包含两个示例：https://dev59.com/AmUq5IYBdhLWcg3wF8rw - Pierre Fourgeaud

我认为CV并不能成为一个公平的互斥锁。CV.notify_one()可以唤醒任何线程。也许你可以使用FIFO（队列）数据结构来实现你自己的CV版本。 - Shriganesh Shintre