Das Geheimnis hinter Bedingungen aufdecken: Sperren oder nicht sperren für notify_one()

Die Frage:

Um eine effiziente Thread-Koordination sicherzustellen, spielen std::condition_variables eine entscheidende Rolle. Es entstand jedoch Unsicherheit hinsichtlich der Notwendigkeit, vor dem Aufruf von notify_one() eine Sperre zu erwerben: Ist dies obligatorisch oder eine optionale Vorgehensweise?

Das Rätsel lösen:

Die Antwort ist klar: Es ist nicht zwingend erforderlich, vor dem Aufruf von notify_one() eine Sperre aufrechtzuerhalten. In bestimmten Situationen ist der Erwerb der Sperre jedoch eine sinnvolle Vorgehensweise. Lassen Sie uns die Gründe dafür genauer untersuchen.

Warum sperren?

• Pessimistischer Ansatz: Während das Halten einer Sperre überflüssig erscheinen mag, es kann als pessimistische Strategie angesehen werden. Durch Aufheben der Sperre vor der Benachrichtigung des wartenden Threads versucht der benachrichtigte Thread sofort, sie erneut zu erhalten. Dies kann zu Konflikten und möglichen Leistungseinbußen führen, da beide Threads um dieselbe Ressource konkurrieren.
• Konsistenz wahren: Bestimmte Anwendungsfälle erfordern die strikte Einhaltung der Richtlinien zur Verwendung von Bedingungsvariablen. Das Halten der Sperre während der Aktualisierungs- und Wartevorgänge stellt die Konsistenz der von der Sperre geschützten Daten sicher. Diese Vorgehensweise minimiert das Risiko von Race Conditions oder Datenbeschädigungen.

Das Beispiel: Eine Geschichte von zwei Benachrichtigungen

Das bereitgestellte Beispiel wirft Fragen zur inkonsistenten Sperrung auf Verhalten für nachfolgende notify_one()-Aufrufe. Das Fehlen einer Sperre für den ersten Aufruf wird durch die folgende Warteoperation erklärt: Die Wartefunktion ruft die Sperre automatisch ab und gibt sie frei, um sicherzustellen, dass der benachrichtigte Thread fortfahren kann. Die nachfolgenden notify_one()-Aufrufe werden jedoch durch eine Sperre geschützt, da sie keinen Wartevorgang beinhalten.

Zusammenfassend ist das Halten einer Sperre vor dem Aufruf von notify_one() keine allgemeine Anforderung, sondern eine empfohlene Vorgehensweise bestimmte Szenarien. Es kann potenzielle Leistungsprobleme abmildern und die Datenintegrität sicherstellen.