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Unique Lock
unique_lock和lock_guard类似,都是mutex的wrapper类,但是前者更加灵活
- lock_guard没有unlock方法,unique_lock可以调用unlock
- unique_lock可以延时调用lock方法,lock_guard不行
- unique_lock不可复制、可移动,lock_guard不可复制、不可移动
// 1 ... std::unique_lock<std::mutex> locker(mu); g_num ++; locker.unlock(); ... // 2 ... std::unique_lock<std::mutex> locker(mu, std::defer_lock); ... locker.lock(); g_num++; locker.unlock(); ... locker.lock(); g_num++; locker.unlock(); ... // 3 ... std::unique_lock<std::mutex> locker2 = std::move(locker);
unique_lock并不能取代lock_guard
unique_lock的灵活性是有代价的,灵活的同时其本身所占空间也越大(时间性能上不了解)
有时候并不需要unique_lock的那些灵活性,只要用lock_guard即可
Lasy Initialization
先看下面一段代码
class LogFile { std::mutex _mu; ofstream _f; public: LogFile() { _f.open("log.txt"); } void func(string id, int v) { std::unique_lock<mutex> locker(_mu); _f << id << ", " << v << endl; } }
打印日志的类,在构造函数里打开log.txt
但是有可能自始至终都没有打印过日志(调用func),那么_f.open就没有必要调用
可以考虑在func中调用_f.open,如下
class LogFile { std::mutex _mu; ofstream _f; public: LogFile() { // _f.open("log.txt"); } void func(string id, int v) { if (!_f.is_open()) { _f.open("log.txt"); } std::unique_lock<mutex> locker(_mu); _f << id << ", " << v << endl; } }
线程安全
这时就要考虑LogFile::func的线程安全问题(针对资源对象_f)),按照前面的方法,通过mutex来控制_f的使用
class LogFile { std::mutex _mu_open; ofstream _f; public: LogFile() { } void func(string id, int v) { if (!_f.is_open()) { std::unique_lock<mutex> locker(_mu_open); _f.open("log.txt"); } ... } }
上面这段代码并没有做到线程安全。场景假设:
线程A和线程B同时进到 if (_f.is_open())
,这时文件并没有打开过,所以都通过了if判断,
接着A,B都会调用获取mutex,假设A先获取,然后A调用open打开文件,然后释放mutex,
接着B就会获取mutex,然后会再调用一次open。
两次打开一个文件!
所以说不仅仅_f.open需要同步,_f.is_open也需要同步,很容易想到:
... std::unique_lock<mutex> locker2(_mu_open); if (_f.is_open()) { _f.open("log.txt"); } locker2.unlock(); ...
但是这时又会有另外一个问题,每次func函数被调用时都会有一次mutex获取的行为,一定程度上会影响程序的并发性
std::once_flag和std::call_once
针对上面那个问题,c++提供了std::once_flag来解决:
class LogFile { std::once_flag _flag; ofstream _f; public: LogFile() { } void func(string id, int v) { std::call_once(_flag, [&](){_f.open("log.txt");}); ... } }
上面代码里的lambda函数仅会被一个线程调用一次!