Wann sollte eine Sperre erworben werden, bevor condition_variable.notify_one() aufgerufen wird?

In der Multithread-Programmierung werden Bedingungsvariablen verwendet, um wartenden Threads zu signalisieren, dass eine bestimmte Bedingung erfüllt ist. Während es notwendig ist, vor dem Aufruf von „condition_variable.wait()“ eine Sperre aufrechtzuerhalten, besteht eine gewisse Unsicherheit darüber, ob vor dem Aufruf von „notify_one()“ auch eine Sperre erforderlich ist.

Kann ich den Mutex vor dem Aufruf von „notify_one(“ sperren? ) und warum?

Das Sperren des Mutex vor notify_one() ist nicht zwingend erforderlich, kann aber in bestimmten Szenarien von Vorteil sein. Wenn der benachrichtigende Thread die Sperre vor dem Aufruf von notify_one() aufhebt, können wartende Threads sofort mit der Ausführung beginnen. Wenn der benachrichtigende Thread jedoch die Sperre hält, müssen wartende Threads warten, bis sie freigegeben wird, bevor sie fortfahren.

Begründung für die Sperrung vor nachfolgenden Aufrufen von notify_one()

Im bereitgestellten Beispiel wird die Sperre für nachfolgende Aufrufe von notify_one() erworben, da die i-Variable innerhalb des kritischen Abschnitts nach dem ersten notify_one() geändert wird. Dadurch wird sichergestellt, dass der wartende Thread den aktualisierten Wert von i beobachtet, wenn er die Ausführung fortsetzt.

Vermeiden einer möglichen Race-Bedingung

Einige argumentieren möglicherweise, dass die Sperre während der ersten nicht gehalten werden sollte Der Aufruf von notify_one() könnte zu einer Race-Bedingung führen, bei der der Consumer-Thread die Ausführung vorzeitig fortsetzt und die Benachrichtigung verpasst. Dies ist jedoch kein berechtigtes Anliegen.

Gemäß dem C-Standard verhält sich condition_variable::wait() wie eine interne Schleife, die kontinuierlich ein Prädikat überprüft und bei Bedarf wartet. In diesem Fall lautet das Prädikat [] { return i == 1; }. Wenn i bei der Überprüfung durch den Verbraucherthread nicht gleich 1 ist, wird die interne Schleife einfach beendet, wodurch verhindert wird, dass der Thread die Ausführung fortsetzt.

Daher gilt, selbst wenn der Produzententhread notify_one() aufruft, bevor der Verbraucherthread überprüft i, der Verbraucherthread wird die Benachrichtigung nicht verpassen.

Fazit

Obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist, muss der Mutex zuvor gesperrt werden Der Aufruf von „condition_variable.notify_one()“ kann in bestimmten Szenarien von Vorteil sein. Dadurch können wartende Threads die Ausführung sofort wieder aufnehmen und sicherstellen, dass der wartende Thread den aktualisierten Status der gemeinsam genutzten Daten (in diesem Fall den Wert von i) beobachtet. Das Verständnis des Verhaltens von Bedingungsvariablen und die ordnungsgemäße Synchronisierung von Threads mithilfe von Sperren ist für eine effektive Multithread-Programmierung von entscheidender Bedeutung.