併發隊列中的競爭條件

我目前正在嘗試編寫併發隊列，但我有一些段錯誤，我無法向自己解釋。我的隊列實現本質上是由本網站上的第一個列表給出的。併發隊列中的競爭條件

http://www.justsoftwaresolutions.co.uk/threading/implementing-a-thread-safe-queue-using-condition-variables.html

該網站說，有一個競爭條件，如果對象是並行地從隊列中刪除，但我只是不明白爲什麼還有一個，任何人都可以解釋給我嗎？

編輯：這是代碼：

template<typename Data> 
class concurrent_queue 
{ 
private: 
    std::queue<Data> the_queue; 
    mutable boost::mutex the_mutex; 
public: 
    void push(const Data& data) 
    { 
     boost::mutex::scoped_lock lock(the_mutex); 
     the_queue.push(data); 
    } 

    bool empty() const 
    { 
     boost::mutex::scoped_lock lock(the_mutex); 
     return the_queue.empty(); 
    } 

    Data& front() 
    { 
     boost::mutex::scoped_lock lock(the_mutex); 
     return the_queue.front(); 
    } 

    Data const& front() const 
    { 
     boost::mutex::scoped_lock lock(the_mutex); 
     return the_queue.front(); 
    } 

    void pop() 
    { 
     boost::mutex::scoped_lock lock(the_mutex); 
     the_queue.pop(); 
    } 
};

來源

2013-01-13 hfhc2

那裏有一個以上的代碼片段，他們說哪一個代碼片段有比賽？ – hmatar

...細節在這裏非常重要。請發佈您正在使用的實際代碼。 – Mat

他的意思是實現*阻塞*併發隊列。如果隊列在使用時試圖從中彈出項目，那該怎麼辦？ – Nawaz

如果使用空並找到隊列不爲空，另一個線程可能會突然出現使得空的使用結果之前的項目。

與前面類似，您可以閱讀前面的項目，並且在您使用該項目時，它可能會被另一個線程彈出。

來源

2013-01-13 17:39:20 parkydr

這是一個典型的錯誤，它需要將接口更改爲隊列。您可以返回空值或拋出異常。或者，您可以阻止，直到有一個值可用，但在這種情況下，除了互斥鎖之外，您還需要一個條件變量，除非您想要輪詢。 –

我認爲你的解釋並不反映提問者提交的代碼。或者你想告訴我，the_mutex的範圍不包括函數調用？ – hmatar

它只包含函數調用，但它必須包含對'empty（）'和'front（）'的調用，而不是。 –

如果在嘗試從中讀取項目時隊列爲空，該怎麼辦？

想到這個用戶代碼：

while(!q.empty()) //here you check q is not empty 
{ 
     //since q is not empty, you enter inside the loop 
     //BUT before executing the next statement in this loop body, 
     //the OS transfers the control to the other thread 
     //which removes items from q, making it empty!! 
     //then this thread executes the following statement! 
     auto item = q.front(); //what would it do (given q is empty?) 
}

來源

2013-01-13 17:43:07 Nawaz

嗯，我寧願一個阻塞隊列，但我會解決一個不......我只是想從主線程放一些工作，然後使用幾個工作線程檢索和處理它們 – hfhc2

@ hfhc2：現在查看我的代碼。 – Nawaz

我認爲你的解釋並不反映提問者提交的代碼。或者你想告訴我，the_mutex的範圍不包括函數調用？ – hmatar

從@parkydr和@Nawaz的答案是正確的，但這裏的另一個回味無窮;

你想達到什麼目的？

有一個線程安全隊列的原因有時（我不敢說經常）誤。在很多情況下，您希望將隊列鎖定在「外部」，在隊列只是實現細節的上下文中。然而

的原因之一，線程安全隊列是消費者 - 生產者情況，其中1-N節點推送數據，也不管他們得到了什麼1-M節點從中彈出。隊列中的所有元素都是平等的，消費者只是彈出而不知道他們得到了什麼，並開始處理數據。在這種情況下，你的界面不應該公開T& front()。那麼，如果你不確定哪裏有物品（如果沒有外部鎖定，你永遠不能確定），你永遠都不應該返回一個參考。我會推薦使用unique_ptr的（或當然是shared_ptr），並且只暴露種族自由功能（爲了簡潔起見，我將忽略const函數）。使用std::unique_ptr需要C++ 11，但你可以使用boost::shared_ptr爲相同的功能，如果C++ 11是不可能讓你使用：

// Returns the first item, or an empty unique_ptr 
std::unique_ptr<T> pop(); 

// Returns the first item if it exists. Otherwise, waits at most <timeout> for 
// a value to be be pushed. Returns an empty unique_ptr if timeout was reached. 
std::unique_ptr<T> pop({implementation-specific-type} timeout); 

void push(std::unique_ptr<T>&& ptr);

功能，如exist()和front()是比賽的受害者自然條件，因爲他們不能自動執行你（想你）想要的任務。 exist()有時會返回您收到結果時不正確的值，如果隊列爲空，則front()必須拋出。

來源

2013-01-13 18:11:42

我想爲什麼empty()函數是無用的/危險的答案很清楚。如果你想要一個阻塞隊列，請刪除它。

相反，添加一個條件變量（boost :: condition，IIRC）。功能推/然後在彈出如下圖所示：

void push(T data) 
{ 
    scoped_lock lock(mutex); 
    queue.push(data); 
    condition_var.notify_one(); 
} 

data pop() 
{ 
    scoped_lock lock(mutex); 
    while(queue.empty()) 
     condition_var.wait(lock); 
    return queue.pop(); 
}

注意，這是僞十歲上下的代碼，但我相信你可以算出來。也就是說，建議使用unique_ptr（或auto_ptr for C98）來避免複製實際數據是一個好主意，但這是一個完全獨立的問題。

來源

2013-01-13 18:18:06

併發隊列中的競爭條件

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