多執行緒05：unique_lock詳解

booker發表於2022-05-12
執行緒

?unique_lock詳解

一、unique_lock取代lock_guard

  • unique_lock是個類别範本，實際應用中，一般lock_guard（推薦使用）；lock_guard取代了mutex和的lock()和nulock(), 而unique_lock也取代mutex和的lock()和nulock()；
  • unique_lock比lock_guard靈活很多（多出來很多用法），效率差一點，記憶體佔用多一點；
  • 使用：unique_lock<mutex> myUniLock(myMutex)

二、unique_lock的第二個引數

2.1 std:: adopt_lock

  • lock_guard中也可以用這個引數；

  • 表示這個互斥量已經被lock()，即不需要在建構函式中lock這個互斥量了,前提：必須提前lock；

  • adopt_lock就是起一種標記作用，標誌效果：“假設呼叫方執行緒已經擁有了互斥的所有權（即已經lock()成功了的）；

2.2 std::try_to_lock

  • 意思：我們會嘗試用mutex的lock()去鎖定這個mutex，但是不同的是，如果沒有鎖定成功，也會立即返回，不會阻塞繼續嘗試鎖定；
  • 搭配owns_lock()方法判斷是否拿到鎖，如拿到返回true，沒有拿到返回false；
  • 前提：當下執行緒再使用該引數前，不要使用lock，不然沒有意義，因為肯定拿不到；
  • 使用try_to_lock的原因：是防止其他的執行緒鎖定mutex太長時間，導致本執行緒一直阻塞在lock這個地方。

例子：

//寫入資料函式；
void inMsgPro() {

    for (int i = 0; i < 100; ++i) {
        cout << "inMsgPro()執行，插入元素" << i << endl;

        unique_lock<mutex> myUniLock(mutex1, try_to_lock);
        if (myUniLock.owns_lock() == true) {
            msgRecvQueue.push(i);
        }
        else {
            cout << "拿不到鎖" << endl;
            //其他操作程式碼
        }

    }
}

2.3 std::defer_lock

  • 意思：加上defer_lock是初始化了一個沒有加鎖的mutex
  • 前提：當下執行緒再使用該引數前，不要使用lock，不然沒有意義，邏輯相悖；
  • 使用std::defer_lock的原因：是以後可以呼叫unique_lock的一些方法

三、unique_lock的成員函式(前三個要與defer_lock聯合使用)

3.1 lock(): 加鎖

unique_lock<mutex> myUniLock(myMutex, defer_lock);
//加鎖！
myUniLock.lock();
//注意：可以不用自己解鎖，myUniLock物件析構的時候會進行unlock()操作；

3.2 unlock(): 解鎖

unique_lock<mutex> myUniLock(myMutex, defer_lock);
myUniLock.lock();//加鎖！
//處理共享資料的程式碼
myUniLock.unlock();//解鎖！
//處理非共享資料的程式碼(可能很多)
//.......
myUniLock.lock();//加鎖！
//處理共享資料的程式碼
myUniLock.unlock();//解鎖！

為什麼有時候需要unlock()：因為lock鎖住的程式碼越多，鎖的粒度越粗，執行效率就低；反而如果我們只鎖住共享的程式碼，鎖住程式碼少，鎖的粒度細，執行效率高！

要選這合適的粒度：不能漏掉共享資料的保護，但是也不可以將其他不必要的程式碼加入！

3.3 try_lock(): 嘗試給互斥量加鎖

  • 如果拿到鎖，則返回true，如果拿不到鎖，函式不阻塞，返回false，繼續往下執行；

這個操作和try_to_lock操作很像，個人感覺像是在defer_lock情況下加上這種不阻塞的功能；

3.4 release():

  • unique_lock<mutex>myUniLock(myMutex);相當於把myMutex和myUniLock繫結在了一起，而release()就是解除繫結，返回它所管理的mutex物件的指標，並釋放所有權，不再指向mutex物件；
  • mutex* ptx = myUniLock.release();所有權由ptx接管，如果原來mutex物件進行了加鎖，處於加鎖狀態，就需要ptx在後面進行解鎖了；
  • 注意release()和unlock()的區別，一個是釋放了所有權，一個只是釋放鎖，該物件還是和mutex繫結著；

四、unique_lock所有權的傳遞

unique_lock<mutex> myUniLock(myMutex);把myMutex和myUniLock繫結在了一起，也就是myUniLock擁有myMutex的所有權

所有權轉移方式：

①使用move轉移：

所有權可以轉移，但是不能複製！

unique_lock<mutex> myUniLock(myMutex);
//unique_lock<mutex> myUniLock2(myUniLock); //複製所有權是非法，一種拷貝構造；
unique_lock<mutex> myUniLock2(std::move(myUniLock));//移動語言，傳右值，呼叫帶右值引用的拷貝構造，將myUniLock2和myMutex繫結一起，而myUniLock指向空！

②在函式中return一個臨時變數，即可以實現轉移

unique_lock<mutex> rtn_unique_lock()
{
    unique_lock<mutex> myUniLock(myMutex);//位置1
    //移動建構函式那裡講從函式返回一個區域性的unique_lock物件是可以的
    //返回這種區域性物件會導致系統生成臨時的unique_lock物件，並呼叫unique_lock的移動建構函式
    return myUniLock;
}
// 然後就可以在外層呼叫，在myUniLock2具有對myMutex的所有權
std::unique_lock<std::mutex> myUniLock2 = rtn_unique_lock();//位置2

其實這種方法的本質是：用在函式中建立臨時變數（位置1），將區域性臨時變數拷貝一份給呼叫函式(位置2,這裡又有一份臨時變數)，最後再由位置2的臨時變數 賦值給myUniLock2！

可以看出，是非常消耗記憶體，浪費資源時間的，因為位置1、2的臨時物件構造馬上又析構了，後面也不會用它們。所以強烈推薦使用move轉移語義呼叫移動建構函式！

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