atomic notify_one 不可用

在多线程编程中，线程间的通信是一个重要的话题。为了实现线程间的同步和互斥，C++标准库提供了一些原子操作，并且提供了一些工具来进行线程间的通信。其中一个常用的工具就是 std::condition_variable 类，它提供了 notify_one 和 notify_all 方法来唤醒等待中的线程。然而，std::condition_variable 在某些情况下可能无法正常工作。这就是为什么我们要讨论 atomic notify_one 不可用的问题。

问题描述

当我们使用 std::condition_variable 时，我们通常会搭配一个互斥量来确保线程间的互斥访问。下面是一个示例代码：

#include <iostream>
#include <condition_variable>
#include <mutex>
#include <thread>

std::condition_variable cv;
std::mutex mtx;

bool ready = false;

void worker_thread()
{
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    cv.wait(lock, [] { return ready; });
    std::cout << "Worker thread is notified!" << std::endl;
}

int main()
{
    std::thread worker(worker_thread);
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    ready = true;
    cv.notify_one();
    lock.unlock();
    worker.join();
    return 0;
}

在上面的代码中，我们创建了一个线程 worker_thread，它会等待条件 ready 变为真时才继续执行。在主线程中，我们先让程序暂停 2 秒钟，然后通过唤醒来通知等待中的线程。

然而，这段代码存在一个潜在的问题，就是在唤醒之前条件 ready 已经变为真了。这样一来，如果线程在调用 cv.wait() 之前，条件已经满足，那么它将无法被唤醒，程序会陷入死锁状态。

atomic notify_one 的解决方案

为了解决上述问题，我们需要使用 std::atomic 来保证读写操作的原子性。下面是使用 std::atomic 的修复版本：

#include <iostream>
#include <condition_variable>
#include <mutex>
#include <thread>
#include <atomic>

std::condition_variable cv;
std::mutex mtx;

std::atomic<bool> ready(false);

void worker_thread()
{
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    cv.wait(lock, [] { return ready.load(); });
    std::cout << "Worker thread is notified!" << std::endl;
}

int main()
{
    std::thread worker(worker_thread);
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2));
    ready.store(true);
    cv.notify_one();
    worker.join();
    return 0;
}

在上面的代码中，我们将条件 ready 声明为 std::atomic<bool>，并使用 load 和 store 方法来读写它的值。这样可以确保读写操作的原子性，避免了条件变量在唤醒之前条件已经满足的问题。

总结

使用 std::condition_variable 进行线程间通信是一种常见的方法，但在某些情况下可能会出现 notify_one 不可用的问题。为了解决这个问题，我们可以使用 std::atomic 来保证读写操作的原子性。这样可以确保条件变量在唤醒之前条件是否满足的一致性，从而避免出现死锁的情况。

希望本文对你理解 atomic notify_one 不可用问题有所帮助！