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  • 多线程调用类的成员变量或者说类的内部调用多线程的方式: 方式一: 在类的内部声明如下两个函数: //将线程函数定义为类的成员函数 void processThread(int val);//线程实际执行功能段代码 std::thread ...

    多线程调用类的成员变量或者说类的内部调用多线程的方式:
    方式一:
    在类的内部声明如下两个函数:
    //将线程函数定义为类的成员函数
    void processThread(int val);//线程实际执行功能段代码
    std::thread memberThread(int val)
    { return std::thread(&CImgFileFunc::processThread, this, val);}
    //调用线程并返回线程

    外部调用时,类的对象调用上述声明第二个函数即可:
    thread t0 = imgfileObj.memberThread(0);
    t0.join();//当然也可以不再定义一个线程t0,不定义则无法使用join()功能。

    方式二:
    在类的内部声明定义如下三个函数:
    //将线程函数定义为类的成员函数
    void processThread(int val);//线程实际执行功能段代码
    void TestFunc(); //启动线程的入口函数
    static int ThreadFunc(void* pParam,int val);
    void CImgFileFunc::TestFunc()
    {
    thread t0(ThreadFunc,this, 0);
    thread t1(ThreadFunc, this, 1);
    thread t2(ThreadFunc, this, 2);
    thread t3(ThreadFunc, this, 3);
    thread t4(ThreadFunc, this, 4);
    thread t5(ThreadFunc, this, 5);
    thread t6(ThreadFunc, this, 6);
    thread t7(ThreadFunc, this, 7);
    t0.join();
    t1.join();
    t2.join();
    t3.join();
    t4.join();
    t5.join();
    t6.join();
    t7.join();
    }
    int CImgFileFunc::ThreadFunc(void* pParam, int val)
    {
    CImgFileFunc* pthread = (CImgFileFunc*)pParam;
    pthread->processThread(val);
    return 0;
    }
    在类的外部调用时候,仅需要类的对象调用 对象.TestFunc();函数即可。

    附注:
    在类的内部多线程执行了公共的函数在调用公共变量时候会存在竞争的情况,需要使用互斥对象mutex g_mutex;//互斥对公共变量进行保护!
    g_mutex.lock();
    。。。公共对象的处理
    g_mutex.unlock();
    同时要注意,此时,类的成员变量也是公共变量,在多线程的的处理过程中可能存在影响,在 void processThread(int val);//线程实际执行功能段代码
    中使用到类的成员变量时候在该段函数内部 定义局部变量并获得类的成员变量的值,在赋值过程中调用
    g_mutex.lock();
    。。。局部对象与类的成员变量的赋值
    g_mutex.unlock();
    以避免结果混乱!!!

    展开全文
  • 线程之间传递回调函数或者任务的一种方法是使用std::packaged_task封装可调用对象,然后将std::packaged_task对象放入公共容器里面,然后被调用任务的线程持到std::packaged_task里面的future对象,当需要数据的时候...

           线程之间传递回调函数或者任务的一种方法是使用std::packaged_task封装可调用对象,然后将std::packaged_task对象放入公共容器里面,然后被调用任务的线程持到std::packaged_task里面的future对象,当需要数据的时候调用future对象的get()或wait()方法即可阻塞并等待。执行任务的线程执行完可调用对象之后,该future就变为可获得的状态。被调用任务的线程就不再阻塞,继续执行。下面程序模拟了GUI收到更新消息并执行回调任务的例子。

    //GUIThreadWorker.h
    
    #pragma once
    #include<queue>
    #include<future>
    #include<thread>
    class GUIThreadWorker {
    private:
    	GUIThreadWorker();
    	~GUIThreadWorker();
    	std::deque<std::packaged_task<void()> > tasks;
    	std::mutex lock;
    	bool done = false;
    	std::thread gui_thread;
    private:
    	void start();
    public:
    	GUIThreadWorker(const GUIThreadWorker& other) = delete;
    	GUIThreadWorker& operator=(const GUIThreadWorker& other) = delete;
    	static GUIThreadWorker* getInstance();
    	static GUIThreadWorker* instance;
    	static std::mutex mtx;
    	static std::once_flag s_flag;
    
    	template<typename Func> std::future<void> push_task(Func);
    	void require_done();
    };
    
    template<typename Func>
    inline std::future<void> GUIThreadWorker::push_task(Func f)
    {
    	std::packaged_task<void()> task(f);
    	std::future<void> future = task.get_future();
    	std::lock_guard<std::mutex> lk(lock);
    	tasks.push_back(std::move(task));
    	return future;
    }
    
    //GUIThreadWorker.cpp
    
    #include "pch.h"
    #include "GUIThreadWorker.h"
    
    GUIThreadWorker* GUIThreadWorker::instance = nullptr;
    std::mutex GUIThreadWorker::mtx;
    std::once_flag GUIThreadWorker::s_flag;
    
    GUIThreadWorker::GUIThreadWorker() {
    	std::thread t([this]() {
    		start();
    	});
    	gui_thread = std::move(t);
    	gui_thread.detach();
    }
    
    GUIThreadWorker::~GUIThreadWorker()
    {
    	tasks.clear();
    	done = true;
    }
    
    void GUIThreadWorker::start()
    {
    	while (!done) {
    		std::packaged_task<void()> task;
    		{
    			std::lock_guard<std::mutex> lk(lock);
    			if (tasks.empty())
    				continue;
    			task = std::move(tasks.front());
    			tasks.pop_front();
    		}
    		task();
    	}
    }
    
    GUIThreadWorker * GUIThreadWorker::getInstance()
    {
    	/*if (!instance) {
    		std::lock_guard<std::mutex> lk(mtx);
    		if (!instance) {
    			instance = new GUIThreadWorker();
    		}
    	}*/
    	std::call_once(s_flag, []() {
    		instance = new GUIThreadWorker();
    	});
    	return instance;
    }
    
    void GUIThreadWorker::require_done()
    {
    	tasks.clear();
    	done = true;
    }
    
    //Main函数入口
    
    #include "pch.h"
    #include <iostream>
    #include <mutex>
    #include "GUIThreadWorker.h"
    
    
    void func() {
    	std::cout << "hello world!!" << std::endl;
    }
    void func1() {
    	std::cout << "my name is CBee!!" << std::endl;
    }
    
    int main()
    {
    	GUIThreadWorker::getInstance()->push_task(func);
    	std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    	GUIThreadWorker::getInstance()->push_task(func1);
    	return 0;
    }
    

    单例类GUIThreadWorker在创建的时候新建一个GUI线程,用来接收消息,刷新UI并执行回调。

    运行结果:

    展开全文
  • 问题描述:有4个线程和1个公共的字符数组。...wait():等待,如果线程执行了wait方法,那么该线程会进入等待的状态,等待状态下的线程必须要被其他线程调用notify()方法才能唤醒。 notify():唤醒,唤醒线程池等

    问题描述:有4个线程和1个公共的字符数组。线程1的功能就是向数组输出A,线程2的功能就是向字符输出B,线程3的功能就是向数组输出C,线程4的功能就是向数组输出D。要求按顺序向数组赋值ABCDABCDABCD,ABCD的个数由线程函数1的参数指定。

    本文通过wait和notify实现、sleep、CountDownLatch实现。

    wait():等待,如果线程执行了wait方法,那么该线程会进入等待的状态,等待状态下的线程必须要被其他线程调用notify()方法才能唤醒。
    notify():唤醒,唤醒线程池等待线程其中的一个。
    notifyAll():唤醒线程池所有等待线程。

    wait与notify方法要注意的事项:

    1. wait方法与notify方法是属于Object对象的。
    2. wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中才能使用。
    3. wait方法与notify方法必须要由所对象调用。

    wait和notify实现代码示例:

    public class ThreadABCDTest extends Thread {
        private static String rs;
        private static Lock lock = new ReentrantLock();
        private static int state = 0;
        private static Object objLock = new Object();//主线程等待子线程的同步唤醒
    
        public static String multiThreadWrite(final int times) {
            rs = new String();
    
            Thread threadA = new Thread()
            {
                public void run(){
                    int count = 0;
                    while(count<times)
                    {
                        lock.lock();
                        if(state%4==0)
                        {
                            rs += "A";
                            state++;
                            count++;
                        }
                        lock.unlock();
                    }
                }
            };
    
    
            Thread threadB = new Thread()
            {
    
                public void run(){
                    int count = 0;
                    while(count<times)
                    {
                        lock.lock();
                        if(state%4==1)
                        {
                            rs += "B";
                            state++;
                            count++;
                        }
                        lock.unlock();
                    }
                }
            };
    
            Thread threadC = new Thread()
            {
                public void run(){
                    int count=0;
                    while(count<times)
                    {
                        lock.lock();
                        if(state%4==2)
                        {
                            rs += "C";
                            state++;
                            count++;
                        }
                        lock.unlock();
                    }
                }
            };
    
            Thread threadD =new Thread()
            {
                public void run()
                {
                    int count =0;
                    while(count<times)
                    {
                        lock.lock();
                        if(state%4==3)
                        {
                            rs += "D";
                            state++;
                            count++;
                        }
                        lock.unlock();
                    }
                    synchronized (objLock) {
                        objLock.notify();//子线程唤醒
                    }
                }
            };
    
            threadA.start();
            threadB.start();
            threadC.start();
            threadD.start();
            synchronized (objLock) {
                try {
                    objLock.wait();//主线程等待
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            return rs;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            String rs = ThreadABCDTest.multiThreadWrite(5);
            System.out.println(rs);
        }
    }
    

    sleep代码示例:

    public class ThreadABCD2 extends Thread{
        private static String result ;
        private static Lock lock = new ReentrantLock();
        private static int state = 0;
    
        public static String multiThreadWrite(final int times) {
            result = new String();
    
            Thread threadA = new Thread()
            {
                public void run(){
                    int count = 0;
                    while(count<times)
                    {
                        lock.lock();
                        if(state%4==0)
                        {
                            result += "A";
                            state++;
                            count++;
                        }
                        lock.unlock();
                    }
                }
            };
    
    
            Thread threadB = new Thread()
            {
    
                public void run(){
                    int count = 0;
    
                    while(count<times)
                    {
                        lock.lock();
                        if(state%4==1)
                        {
                            result += "B";
                            state++;
                            count++;
                        }
                        lock.unlock();
                    }
                }
            };
    
            Thread threadC = new Thread()
            {
                public void run(){
                    int count=0;
    
                    while(count<times)
                    {
                        lock.lock();
                        if(state%4==2)
                        {
                            result += "C";
                            state++;
                            count++;
                        }
                        lock.unlock();
                    }
                }
            };
    
            Thread threadD =new Thread()
            {
                public void run()
                {
                    int count =0;
                    while(count<times)
                    {
                        lock.lock();
                        if(state%4==3)
                        {
                            result += "D";
                            state++;
                            count++;
                        }
                        lock.unlock();
                    }
                }
            };
    
            threadA.start();
            threadB.start();
            threadC.start();
            threadD.start();
            try {
                Thread.sleep(1000L);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return result;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            String rs = ThreadABCD2.multiThreadWrite(2);
            System.out.println(rs);
        }
    }
    

    CountDownLatch代码示例:

    public class ThreadABCD extends Thread{
        private static String result ;
        private static Lock lock = new ReentrantLock();
        private static int state = 0;
        //static boolean flag;
        private static final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(4);
    
        public static String multiThreadWrite(final int times) {
            result = new String();
            //flag = false;
    
            Thread threadA = new Thread()
            {
                public void run(){
                    int count = 0;
                    while(count<times)
                    {
                        lock.lock();
                        if(state%4==0)
                        {
                            result += "A";
                            state++;
                            count++;
                        }
                        lock.unlock();
                    }
                    latch.countDown();
                }
            };
    
    
            Thread threadB = new Thread()
            {
    
                public void run(){
                    int count = 0;
    
                    while(count<times)
                    {
                        lock.lock();
                        if(state%4==1)
                        {
                            result += "B";
                            state++;
                            count++;
                        }
                        lock.unlock();
                    }
                    latch.countDown();
                }
            };
    
            Thread threadC = new Thread()
            {
                public void run(){
                    int count=0;
    
                    while(count<times)
                    {
                        lock.lock();
                        if(state%4==2)
                        {
                            result += "C";
                            state++;
                            count++;
                        }
                        lock.unlock();
                    }
                    latch.countDown();
                }
            };
    
            Thread threadD =new Thread()
            {
                public void run()
                {
                    int count =0;
                    while(count<times)
                    {
                        lock.lock();
                        if(state%4==3)
                        {
                            result += "D";
                            state++;
                            count++;
                        }
                        lock.unlock();
                    }
                    //flag=true;
                    latch.countDown();
                }
            };
    
            threadA.start();
            threadB.start();
            threadC.start();
            threadD.start();
    //        try {
    //            Thread.sleep(1000L);
    //        } catch (InterruptedException e) {
    //            e.printStackTrace();
    //        }
            try {
                latch.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            return result;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            String rs = ThreadABCD.multiThreadWrite(2);
            System.out.println(rs);
        }
    }
    

    以上三种方式的结果一样,结果如下:

    ABCDABCD
    
    Process finished with exit code 0
    
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  • 本文引自 yucicheung的 C++多线程初探:thread、atomic及mutex的...C/C++的多线程编程在啊不同操作系统下有不同函数库可以进行调用,在Linux平台下,POSIX多线程库是,在windows平台下,有windows API或MFC库(VC对WIN3

    本文引自 yucicheung的 C++多线程初探:thread、atomic及mutex的配合使用 如有侵权请告知

    不同OS下的多线程方案
    线程相关的一些概念的说明
    进程与线程的关系
    线程的同步与线程安全
    举个在多线程环境中公共变量访问出错的例子
    C++中的解决办法
    join及detach
    参考资料

    不同OS下的多线程方案

    C/C++的多线程编程在啊不同操作系统下有不同函数库可以进行调用,在Linux平台下,POSIX多线程库是,在windows平台下,有windows API或MFC库(VC对WIN32 API的封装),但是为了多线程程序在不同编译系统下的可移植性好,选用c++的库是比较合适/简便的。

    线程相关的一些概念的说明

    进程与线程的关系

    进程是程序分配资源的最小单位,而线程是程序执行的最小单位(实际CPU时间就是分配给各线程的),简要来说,一个进程中可以有多个线程,而这些线程会共用进程中的资源(包括打开的文件、信号标识及动态分配的内存等)和地址空间,而每个执行的线程还会有自己的堆栈区和CPU寄存器状态。

    线程的执行顺序和是否可执行是由系统的调度程序决定的,线程有优先级别,优先级别高的程序优先执行(但是同时也要维护进程执行时间分配的公平性)。

    在多处理器的机器上,调度程序可以将多个线程放到不同的处理器上运行,这样可以使处理器任务平衡,并提高系统的运行效率。

    在进程存在的基础上,我们还需要有线程存在的原因是:

    1. 进程之间的通信(IPC方式包括有名/匿名管道、信号、信号量、消息队列、共享内存、套接字等)并不算方便,而进程之间因为是共享线程的资源(包括全局/静态变量)因此通信会比较方便,只是在多个线程需要访问(写)同一个变量时,需要注意线程同步(在查找值和改写值之间不中断)的问题。
    2. 进程的开启和销毁的代价是远大于线程的,当然线程的开启和销毁也是有代价的,因此有线程池的出现(所谓线程池就是将开辟多个线程,维护一个线程池,每次需要新线程时,将从中选取空闲线程,线程用完之后再放回线程池)。

    线程的同步与线程安全

    线程同步是同一时刻对公共变量的值的认知需要保持一致(不会线程1以为公共变量是1,而线程2以为公共变量是2),如果确保在多线程编程环境中,线程能够正确地处理多个线程之间的共享变量,就称为线程安全。

    线程之间共享的变量通常需要注意线程安全的问题,即保证多个线程之间访问同一个变量,不会出现一个线程对公共变量的读写被其他线程打乱的情形(此时需要保证该线程对关键区的访问为原子操作,禁止中断)。

    因此通常需要加锁(加锁对象是需要访问公共变量的代码段,我们叫做临界区critical section)也就是常见的mutex(mutual exclusion),保证一个线程对公共变量进行读写操作之间不会被其他线程影响,等到Unlock mutex时变量才可以被其他线程访问。

    举个在多线程环境中公共变量访问出错的例子

    输出说明:预期结果是2e6,但是实际结果明显小于预期结果

    产生原因:实际++n的执行过程仍然是n=n+1,这涉及了两步操作,一是读取n,计算n+1;二是将n+1的结果赋值给n。多线程在这里的影响就是一个线程在n+1的结果赋值给n之前,另一个线程在原来n的基础上做+1的计算,而不是在+1之后的结果上做+1,因此最终的结果会小于预期。

    //线程不安全例子
    #include<thread>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    
    const int N=1e6;
    int n;
    
    void increase_n()
    {
        for(int i=0;i<N;i++)
        {
            ++n;
        }
    }
    
    int main()
    {
        thread t1(increase_n);
        thread t2(increase_n);
    
        t1.join();
        t2.join();
    
        cout<<n<<endl;
        return 0;
    }
    

    C++中的解决办法

    具体在C++中实现时:

    为了避免编译器对变量做不必要的优化,通常需要将公共变量声明为易失性变量volatile,使得线程每次访问该变量时需要从内存中读取即时值,而不能从线程自己的寄存器中读取暂存值,以保证线程间的同步。关于volatile是为多线程准备的,这点是有争议的(因此这点暂放)。
    对访问公共变量的临界区代码我们可以使用mutex锁,保证在mutex的lock加锁和unlock之间执行临界区代码时不产生中断。
    按照mutex加锁,我们可以得到方案1:mutex锁保证线程安全解决上述例子中的问题。

    //方案1:mutex锁保证线程安全
    #include<thread>
    #include<iostream>
    #include<mutex>
    using namespace std;
    
    mutex m;
    const int N=1e6;
    int n;
    
    void increase_n()
    {
        for(int i=0;i<N;i++)
        {
            m.lock();
            ++n;
            m.unlock();
        }
    }
    
    int main()
    {
        thread t1(increase_n);
        thread t2(increase_n);
    
        t1.join();
        t2.join();
    
        cout<<n<<endl;
        return 0;
    }
    

    对于某些简单的操作,使用mutex来保证线程安全会比较昂贵,因此可以使用原子变量(对于原子对象,即如果一个线程对原子对象进行写,另一个线程对对象进行读时,行为是明确的;另外一方面,当获取原子变量的值时会确立线程同步)来提供一个可使函数既线程安全又可重入(概念解释如下)的方案
    编译器在编译阶段通常会对我们的代码进行优化(如乱序执行、指令重排等)以追求更高的效率,而这种操作在多线程环境下,通常会引发很多问题。而定义的原子操作就涉及对这些方面的说明,包含我们三个方面关心的语义:1. 操作本身是不可分割的(Atomicity),一个线程对某个数据的访问何时对另外一个线程可见(visibility),执行的顺序是否可以重排(Ordering)。
    可重入的程序是,在任意时刻被中断然后操作系统调度执行另外一段代码,这段代码又执行了该程序,但却不出错。可重入的函数应当满足,所有变量都保存在调用栈的当前函数栈/帧(frame)上,因此同一执行线程重入执行该函数时加载了新的函数帧,与前一次执行函数使用的函数帧不冲突。
    函数帧:又叫栈帧,每一次函数调用都会产生一个函数帧,每个栈帧对应一个未运行完的函数,栈帧中保存了该函数的返回地址和局部变量,记录着函数的执行环境。
    运用原子变量,我们就得到了方案2:用原子变量来保证线程安全:

    //方案2:用原子变量来保证线程安全
    #include<thread>
    #include<iostream>
    #include<atomic>
    using namespace std;
    
    const int N=1e6;
    atomic<int> n(0);
    
    void increase_n()
    {
        for(int i=0;i<N;i++)
        {
            ++n;
        }
    }
    
    int main()
    {
        thread t1(increase_n);
        thread t2(increase_n);
    
        t1.join();
        t2.join();
    
        cout<<n<<endl;
        return 0;
    

    join及detach

    上述例子中已经用到了join和detach,以下对两者进行说明。
    对于C++程序而言,你的main函数就是你的主线程,主线程在任何需要的时候都可以创建新的线程,当线程执行完毕时,自动终止线程;当进程结束时,所有线程都必须终止。

    所谓join就是主线程在调用join方法的位置等待子线程会合,会合之后执行下一步操作。

    所谓detach就是,主线程将不等待子线程的会合,自己直接结束生命,子线程未执行完也不报错,会自己在执行完毕后会退出。

    如果某个线程,不声明以上两者之一,但是在主线程结束之前又没有执行完毕,程序执行时会崩溃。

    参考资料
    参考某多线程文章

    wikipedia

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多线程调用公共函数