C++基于消息隊(duì)列的多線程實(shí)現(xiàn)示例代碼

第C++基于消息隊(duì)列的多線程實(shí)現(xiàn)示例代碼前言

實(shí)現(xiàn)消息隊(duì)列的關(guān)鍵因素是考量不同線程訪問(wèn)消息隊(duì)列的同步問(wèn)題。本實(shí)現(xiàn)涉及到幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)

std::lock_guard介紹

std::lock_gurad是C++11中定義的模板類。定義如下：

templateclassMutexclasslock_guard;

lock_guard對(duì)象通常用于管理某個(gè)鎖(Lock)對(duì)象，因此與MutexRAII相關(guān)，方便線程對(duì)互斥量上鎖，即在某個(gè)lock_guard對(duì)象的聲明周期內(nèi)，它所管理的鎖對(duì)象會(huì)一直保持上鎖狀態(tài)；而lock_guard的生命周期結(jié)束之后，它所管理的鎖對(duì)象會(huì)被解鎖(注：類似shared_ptr等智能指針管理動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存資源)。

模板參數(shù)Mutex代表互斥量類型，例如std::mutex類型，它應(yīng)該是一個(gè)基本的BasicLockable類型，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中定義幾種基本的BasicLockable類型，分別std::mutex,std::recursive_mutex,std::timed_mutex，std::recursive_timed_mutex以及std::unique_lock

std::unique_lock介紹

lock_guard最大的缺點(diǎn)也是簡(jiǎn)單，沒(méi)有給程序員提供足夠的靈活度，因此，C++11標(biāo)準(zhǔn)中定義了另外一個(gè)與MutexRAII相關(guān)類unique_lock，該類與lock_guard類相似，也很方便線程對(duì)互斥量上鎖，但它提供了更好的上鎖和解鎖控制。

顧名思義，unique_lock對(duì)象以獨(dú)占所有權(quán)的方式（uniqueowership）管理mutex對(duì)象的上鎖和解鎖操作，所謂獨(dú)占所有權(quán)，就是沒(méi)有其他的unique_lock對(duì)象同時(shí)擁有某個(gè)mutex對(duì)象的所有權(quán)。

新創(chuàng)建的unique_lock對(duì)象管理Mutex對(duì)象m，并嘗試調(diào)用m.lock()對(duì)Mutex對(duì)象進(jìn)行上鎖，如果此時(shí)另外某個(gè)unique_lock對(duì)象已經(jīng)管理了該Mutex對(duì)象m，則當(dāng)前線程將會(huì)被阻塞。

std::condition介紹

當(dāng)std::condition_variable對(duì)象的某個(gè)wait函數(shù)被調(diào)用的時(shí)候，它使用std::unique_lock(通過(guò)std::mutex)來(lái)鎖住當(dāng)前線程。當(dāng)前線程會(huì)一直被阻塞，直到另外一個(gè)線程在相同的std::condition_variable對(duì)象上調(diào)用了notification函數(shù)來(lái)喚醒當(dāng)前線程。

std::condition_variable提供了兩種wait()函數(shù)。當(dāng)前線程調(diào)用wait()后將被阻塞(此時(shí)當(dāng)前線程應(yīng)該獲得了鎖（mutex），不妨設(shè)獲得鎖lck)，直到另外某個(gè)線程調(diào)用notify_*喚醒了當(dāng)前線程。

在線程被阻塞時(shí)，該函數(shù)會(huì)自動(dòng)調(diào)用lck.unlock()釋放鎖，使得其他被阻塞在鎖競(jìng)爭(zhēng)上的線程得以繼續(xù)執(zhí)行。另外，一旦當(dāng)前線程獲得通知(notified，通常是另外某個(gè)線程調(diào)用notify_*喚醒了當(dāng)前線程)，wait()函數(shù)也是自動(dòng)調(diào)用lck.lock()，使得lck的狀態(tài)和wait函數(shù)被調(diào)用時(shí)相同。

在第二種情況下（即設(shè)置了Predicate），只有當(dāng)pred條件為false時(shí)調(diào)用wait()才會(huì)阻塞當(dāng)前線程，并且在收到其他線程的通知后只有當(dāng)pred為true時(shí)才會(huì)被解除阻塞。因此第二種情況類似以下代碼：

while(!pred())wait(lck);

std::function介紹

使用std::function可以將普通函數(shù)，lambda表達(dá)式和函數(shù)對(duì)象類統(tǒng)一起來(lái)。它們并不是相同的類型，然而通過(guò)function模板類，可以轉(zhuǎn)化為相同類型的對(duì)象（function對(duì)象），從而放入一個(gè)vector或其他容器里，方便回調(diào)。

代碼實(shí)現(xiàn)：

#pragmaonce

#ifndefMESSAGE_QUEUE_H

#defineMESSAGE_QUEUE_H

#includequeue

#includemutex

#includecondition_variable

templateclassType

classCMessageQueue

public:

CMes