[qt] 线程等待与唤醒

对于生产者与消费者的数据处理的另一种好的解决方法是使用QWaitCondition类,允许线程在一定的条件下唤醒其他多个线程来共同处理。

一定义公共变量

DataSize: 生产者生产数据的大小
BufferSize: 也就是这个缓冲区的大小,每个单元是一个int，也有可能是一个链表,结构体等等。
mutex: 为了保证多个线程操作同一块数据时的原子性操作
int numUsedBytes: 表示当前已经使用了多少个存储"单元"。
int rIndex = 0：由于使用多个消费者线程处理生产者数据，所以为了不重复读取，设置全局变量rIndex用于标识当前读取到缓冲区的位置。

cpp 复制代码

const int DataSize=1000;
const int BufferSize=80;
int buffer[BufferSize];
QWaitCondition bufferEmpty;
QWaitCondition bufferFull;
QMutex mutex;
int numUsedBytes = 0;
int index = 0;

二生产者

同样的继承QThread，在run函数中完成生产者的工作。
首先进入for循环就必须对整个for循环中的操作进行加锁。只需要记住如果有一个变量在生产者和消费者线程中都会被改变，那么这个变量存在的地方就必须加锁。比如这里的numUseBytes;
if(numUsedBytes == BufferSize) 如果已经使用的单元等于当前缓冲区单元数，那么就必须等待消费者处理
bufferEmpty.wait(&mutex)：等待"缓冲区有空位"，也就是当缓冲区写满时，等待消费者线程读取(处理)缓冲区，wait()函数会将互斥量mutex在此解锁并且QWaitComdition在此等待。这个函数的原型如下：

首先传入的参数是一个被锁定的互斥量，如果传入时的互斥量不是被锁定的，或者出现递归锁的情况，那么wait会立刻返回。
参数2传入的是等待时间
首先我们要知道的是在这QWaitComdition在这里等待的结束条件。如果在其他线程调用了QWaitComdition的方法wakeOne或者wakeAll，那么这个函数就会返回true
由于第二个参数默认是永不超时，但是当我们设置了超时，并且在超时后，并没有被唤醒，那么就会返回false，
无论这个返回的是true还是false，再返回前QWaitComdition都会将QMutex重新设置为锁定状态。

buffer[i%BufferSize]= numUsedBytes：生产者向缓冲区写入数据
numUsedBytes++：让使用过的缓冲单元数量加一
bufferFull.wakeAll()：唤醒所有等待QWaitCondition的线程。
对于wakeOne是随机唤醒一个等待线程，而wakeAll则是唤醒所有等待线程。

bool QWaitCondition::wait(QMutex *mutex,unsigned long time = ULONG_MAX);

cpp 复制代码

void Producer::run()
{
    for(int i=0;i<DataSize;i++)
    {
        mutex.lock();
        if(numUsedBytes == BufferSize)
        {
            bufferEmpty.wait(&mutex);
        }
        buffer[i%BufferSize] = numUsedBytes;
        numUsedBytes++;
        mutex.unlock();
        bufferFull.wakeAll();
    }
}

三消费者

首先我们判断当可用的数据为0时，就需要等待生产者来激活QWaitCondition
当缓冲单元有可用的数据时，我们读取当前缓冲单元中的数据，并对这个index下标进行处理。
最后我们徐亚将numUsedBytes减一，也就是缓冲区已经用过的数据-1。
bufferEmpty.wakAll:激活所有等待缓冲区有空位的条件线程

cpp 复制代码

void Consumer::run()
{
    Q_FOREVER
    {
        mutex.lock();
        while (numUsedBytes == 0) 
        { // 确保缓冲区不为空
            bufferFull.wait(&mutex, QDeadlineTimer::Forever);
        }
        qDebug()<<currentThreadId()<<index<<buffer[index];
        index = (++index)%BufferSize;
        --numUsedBytes;
        mutex.unlock();
        bufferEmpty.wakeAll();
    }
}

四调用

cpp 复制代码

    Producer producer;
    Consumer consumer;
    Consumer consumerB;

    producer.start();
    consumer.start();
    consumerB.start();

    producer.wait();
    consumer.wait();
    consumerB.wait();

五对qt书籍上示例的优化

5.1 wake的时机

在这里我把wake的时机放到了解锁之后,也就是先解锁后wake
虽然二者的顺序无关紧要，但是如果在这个场景下我们将wake放在解锁的后面，对于消费者而言，可能处理速度上就会快一点，因为很多情况下可能并没有在wait等待
需要wakeall是立即激活所有等待的线程，此时会重新获得锁也就是lock(),但是也是会等待锁被释放后才能获取到。

5.2 消费者的线程同步问题

我们需要在判断是否有可读的数据时也加上while循环判断来进行wait
否则就会导致一种场景：当可用单元为0时，此时两个消费者都在wait，当生产者激活(将可以单元加1)后，比如消费者A先获取到锁，对其数据进行处理，此时就会导致一个问题，处理结束后可用单元numUsedByte变为了0，紧接着进行unlock解锁，但是此时消费者B就会紧接着获取到锁，因为它在上次numUsedByte等于0是也在等待获取锁。此时就会将这个numUsedByte变为-1，此时数据的处理就会乱套。

[qt] 线程等待与唤醒

一 定义公共变量

二 生产者

三 消费者

四 调用

五 对qt书籍上示例的优化

5.1 wake的时机

5.2 消费者的线程同步问题

一定义公共变量

二生产者

三消费者

四调用

五对qt书籍上示例的优化