多线程

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  线程不是越多越好，每个线程有有一个独立的堆栈空间1M.线程切换需要保存很多中间状态

  商用程序的必须要求

并发的实现方法

  多进程并发：进程通信（同一电脑-文件、管道、共享内存、消息队列；不同电脑-socket）

多线程并发: 单个进程，创建多个线程。通信（共享地址、指针、引用、全局变量）

多线程开销 < 多进程开销

多线程数据共享

  只取数据：是安全的，不需要特别处理

  有读有写：程序如无其他处理，程序崩溃，简单处理是读写不同步

  共享数据保护：使用mutex互斥锁、信号量、边界条件

互斥量mutex与lock_guard

某个线程锁住、操作数据、解锁，其他线程等待解锁、锁住、操作数据、解锁的步骤

  lock(),加锁，只有一个线程能加锁成功，成功就返回，没加锁成功就尝试加锁，unlock()解锁

  lock() 操作共享数据 unlock() 的操作步骤

  lock()与unlock()成对使用，先lock(),后unlock(),之间为数据操作

  std::lock_guard守卫者职能，可以同时替换lock与unlock，不能与lock或者unlock同时出现。lock_guard的构造函数执行lock,析构函数执行unlock,使用lock_guard的提前解锁使用{}作用域，结束其生命周期

  死锁：至少两个互斥量（即两个共享数据），两个线程都使用这两个互斥量，线程A先使用互斥A，线程2先使用互斥B

死锁的解决方案：

  1.多个线程使用互斥量的顺序一样

  2.超时放弃

  3.std::lock(),一次锁住多个互斥量，一旦没锁住所有互斥量，就释放已锁住的互斥量

  std::lock(mutex1,mutex2......)

  std::lock()与std::lock_guard配套使用        

     std::adopt_lock起一个标记作用，表示互斥量已将被lock,在构造时不再被lock

自带超时的互斥量 std::timed_mutex

  try_lock_for()尝试锁定互斥，若互斥在指定的时限时期中不可用则返回false, 否则返回true

  try_lock_until()尝试锁定互斥，若直至抵达指定时间点互斥不可用则返回false, 否则返回true

if (mutex.try_lock_for(100ms))
{//等待100ms,如果拿到，继续if流程if}
else{//没有拿到,继续else流程}

if (test_mutex.try_lock_until(nowTime + 10s))
{//等待到12.10.10秒，如果拿到，继续if流程}
else{//没有拿到,继续else流程}

unique_lock

  比lock_guard灵活，内存开销大点，效率低点

std::unique_lockmunique(mlock);

第二参数unique_lock也可以加std::adopt_lock参数，表示互斥量已经被lock，不需要再重复lock。该互斥量之前必须已经lock，才可以使用该参数。

std::unique_lockmunique(mlock,adopt_lock);//标记mlock已将加锁

 第二参数std::try_to_lock避免一些不必要的等待，会判断当前mutex能否被lock，如果不能被lock，可以先去执行其他代码。这个和adopt不同，不需要自己提前加锁。

std::unique_lockmunique(mlock, std::try_to_lock);

第二参数std::defer_lock这个参数表示暂时先不lock，之后手动去lock，但是使用之前也是不允许去lock。一般用来搭配unique_lock的成员函数去使用。下面就列举defer_lock和一些unique_lock成员函数的使用方法。

std::unique_lockmunique(mlock, std::defer_lock);
//当使用了defer_lock参数时，在创建了unique_lock的对象时就不会自动加锁
munique.lock();//手动加锁
//....
munique.unlock();//手动解锁，这里可以不用unlock，可以通过unique_lock的析构函数unlock

try_lock()和上面的try_to_lock参数的作用差不多，判断当前是否能lock，如果不能，先去执行其他的代码并返回false，如果可以，进行加锁并返回true

std::unique_lockmunique(mlock, std::defer_lock);
if (munique.try_lock() == true) {}

release()解除unique_lock和mutex对象的联系，并将std::mutex对象的指针返回出来。如果之前的mutex已经加锁，需在后面自己手动unlock解锁

std::unique_lockmunique(mlock);   // 这里是自动lock
std::mutex *m = munique.release();
//TODO	
m->unlock();

 unique_lock的所有权传递对越unique_lock的对象来说，一个对象只能和一个mutex锁唯一对应，不能存在一对多或者多对一的情况，不然会造成死锁的出现。所以如果想要传递两个unique_lock对象对mutex的权限，需要运用到移动语义或者移动构造函数两种方法，不能复制所有权。

//移动语句
std::unique_lockmunique1(mlock);
std::unique_lockmunique2(std::move(munique1));
// 此时munique1失去mlock的权限，并指向空值，munique2获取mlock的权限

//类的成员函数，返回临时变量，调用移动构造
std::unique_lockrtn_unique_lock()
{
	std::unique_locktmp(mlock);
	return tmp;
}

std::unique_lockmunique2 = rtn_unique_lock();

条件变量：：std::condition_variable

条件变量是利用线程间共享的全局变量进行同步的一种机制，主要包括两个动作：

     一个线程因等待"条件变量的条件成立"而挂起；

     另外一个线程使"条件成立"，给出信号，从而唤醒被等待的线程。

条件变量的使用总是和一个互斥锁结合在一起；通常情况下这个锁是std::mutex，并且管理这个锁只能是 std::unique_lock类，配合while使用(注意处理虚假唤醒)。

while(true) 
    {
        std::unique_locklock(mMutex);
        mCondition.wait(lock, [this] {
            if (!ls.empty()) {
                return true;
                }
                else {
                    return false;
                }
                });

        //走到这里，互斥锁一定锁住的
        //TODO
        lock.unlock();//unique随时解锁
        };

上面提到的两个步骤，分别是使用以下两个方法实现：

     等待条件成立使用的是condition_variable类成员wait 、wait_for 或 wait_until。

     给出信号使用的是condition_variable类成员notify_one或者notify_all函数。

线程的阻塞是通过成员函数wait()/wait_for()/wait_until()函数实现的，wait 导致当前线程阻塞直至条件变量被通知，若任何线程在 *this 上等待，则调用 notify_one 会解阻塞(唤醒)等待线程之一。

临界条件（windows临界区）

​​​​​​​        临界区（Critical Section） 保证在某一时刻只有一个线程能访问数据的简便办法。在任意时刻只允许一个线程对共享资源进行访问。如果有多个线程试图同时访问临界区，那么在有一个线 程进入后其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起，并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后，其他线程可以继续抢占，并以此达到用原子方式操 作共享资源的目的。 临界区包含两个操作原语： EnterCriticalSection（） 进入临界区 LeaveCriticalSection（） 离开临界区 EnterCriticalSection（）语句执行后代码将进入临界区以后无论发生什么，必须确保与之匹配的 LeaveCriticalSection（）都能够被执行到。否则临界区保护的共享资源将永远不会被释放。虽然临界区同步速度很快，但却只能用来同步本 进程内的线程，而不可用来同步多个进程中的线程。

  类似于C++的mutex,mutex在同一线程不能被多次连续lock，std::recursive_mutex递归式互斥量能被连续多次lock()

  同一线程，windows的临界区可以被多次连续调用（进去几次，离开几次）

EnterCriticalSection(&winFlag);//进去临界区
EnterCriticalSection(&winFlag);//进去临界区
//TODO
LeaveCriticalSection(&winFlag);//离开临界区
LeaveCriticalSection(&winFlag);//离开临界区

使用临界区的步骤:

a申请一个临界区变量  CRITICAL_SECTION gSection;

b初始化临界区  InitializeCriticalSection(&gSection);

c使用临界区 EnterCriticalSection(&gSection);

  d离开临界区LeaveCriticalSection(&gSection);

  e释放临界区 DeleteCriticalSection(&gSection);

class  C {
public:
    C() {
        InitializeCriticalSection(&winFlag);//初始化临界区
    }
    ~C() {
        DeleteCriticalSection(&winFlag);//释放临界区
    }

public:
    void test() {
        for (int i = 0; i< 2000; ++i) {
            EnterCriticalSection(&winFlag);//进去临界区
            cout<< "插入一个元素 i = "<< i<< endl;
            ls.push_back(i); 
            LeaveCriticalSection(&winFlag);//离开临界区
        }
    }
}

线程池

  同一调度管理，循环利用的线程的方式，更加稳定

  实现方式：在程序启动时，一次性创建多个线程，一般来说程序最多开2000个线程，通常在500线程内

  使用场景：

  1.单位时间内处理任务频繁而且任务处理时间短；
       2. 对实时性要求较高。如果接受到任务后在创建线程，可能满足不了实时要求，因此必须采用线程池进行预创建。

  线程池的组成：

     线程池管理器：初始化和创建线程，启动和停止线程，调配任务；管理线程池

     工作线程：线程池中等待并执行分配的任务

     任务接口：添加任务的接口，以提供工作线程调度任务的执行。

     任务队列：用于存放没有处理的任务，提供一种缓冲机制，同时具有调度功能，高优先级的任务放在队列前面

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