我想大家在开发过程中都会用到多线程。使用多线程时，您基本上会使用条件变量。您了解条件变量只是简单的等待和通知吗？在最近的工作中，同事们似乎都是简单的使用wait和notify，导致项目出现bug，但不知道如何修复。其实还是有一些坑的。程序就总结到这里给大家。1.什么是条件变量？条件变量是多线程程序中实现等待和唤醒逻辑的常用方法。通常有等待和通知两个动作。wait用于阻塞和挂起线程A，直到另一个线程B通过notify唤醒线程A，线程A唤醒后继续运行。条件变量在多线程中非常常用。在著名的生产者消费者问题中，消费者如何通过while循环知道生产者是否生产了可以消费的产品，是否有可以消费的产品？众所周知，死循环对CPU的性能消耗极大，所以需要使用条件变量来阻塞线程，降低CPU占用率。2.条件变量的使用以生产者和消费者问题为例，看下面代码：std::mutexmutex;std::condition_variablecv;std::vectorvec;voidConsume(){std::unique_locklock(mutex);cv.wait(lock);std::cout<<"consume"<lock(mutex);vec.push_back(1);cv.notify_all();std::cout<<"produce\n";}intmain(){std::threadt(Consume);t.detach();Produce();return0;}原意是让消费者线程阻塞，等待生产者生产数据，然后通知消费者线程，让消费者线程拿到数据消费。但是这里有个问题：如果先执行Produce()，再执行Consume()，生产者提前生产数据通知消费者，但是如果此时消费者线程还没有执行wait语句，也就是说，线程如果线程没有在等待条件变量，通知信号就会丢失，等待会在后面的Consume()中执行，但是生产者此时不会再触发notify，所以消费者或者线程会一直阻塞，就会出现bug。如何解决这个问题呢？可以加一个判断条件来解决这个信号丢失问题，看代码：std::mutexmutex;std::condition_variablecv;std::vectorvec;voidConsumer(){std::unique_locklock(mutex);if(vec.empty()){//加上这个判断条件cv.wait(lock);}std::cout<<"consumer"<lock(mutex);vec.push_back(1);cv.notify_all();std::cout<<"produce\n";}intmain(){std::threadt(Consumer);t.detach();Produce();return0;}信号丢失的问题可以通过增加额外的条件来解决，但是还是有一个需要注意的地方，消费的时候线程处于wait阻塞状态，即使不调用notify，操作系统也会有一定的概率唤醒被阻塞的线程，使其继续执行。这就是假唤醒的问题。当发生假唤醒时，消费者线程继续执行，仍然没有可以消费的数据，出现了bug。那么如何解决误唤醒的问题呢？可以在线程从阻塞状态唤醒后继续判断附加条件，看是否满足唤醒条件。如果满意，则继续执行。如果没有，则继续等待，这在代码中有所体现。将if判断改为while循环判断，见代码：std::mutexmutex;std::condition_variablecv;std::vectorvec;voidConsumer(){std::unique_locklock(mutex);while(vec.empty()){//将if改为whilecv.wait(lock);}std::cout<<"consumer"<lock(mutex);vec.push_back(1);cv.notify_all();std::cout<<"produce\n";}intmain(){std::threadt(Consumer);t.detach();Produce();return0;}相信你已经了解了条件变量的使用。需要使用while循环加入判断条件来解决条件变量的信号丢失和误唤醒问题。3、有没有更简单的“避坑”方法？我们每次都必须使用while循环和附加条件来操作条件变量吗？这不是很麻烦吗？不！C++中其实有更好的封装，只是当你需要调用wait函数时，直接在参数中加上额外的条件即可。内部已经做了while循环判断，直接使用即可。见代码：std::mutexmutex;std::condition_variablecv;std::vectorvec;voidConsumer(){std::unique_locklock(mutex);cv.wait(lock,[&](){return!vec.empty();});//这里可以直接使用C++包std::cout<<"consumer"<lock(mutex);vec.push_back(1);cv.notify_all();std::cout<<"produce\n";}intmain(){std::threadt(Consumer);t.detach();Produce();return0;}但是在C语言中就没有办法了，大家只能自己做一层封装。4.为什么条件变量需要和锁一起使用？为什么它们被称为条件变量？因为在内部，线程的阻塞和唤醒是通过判断和修改某个全局变量来决定的。多线程对同一个变量的操作必须加锁才能保证线程安全。同时，一个简单的wait函数调用，内部会非常复杂。有可能线程A调用了wait函数但还没有进入wait阻塞等待，此时另一个线程B调用了notify函数。这时候，nofity的信号就丢失了。如果加了锁，线程B必须等待线程A释放锁进入等待状态，才能调用notify，从而防止信号丢失。关于条件变量的介绍到此结束。希望大家有所收获，在平时的使用中也能避免条件变量的坑。
