C++并发编程

本项目实现版本：

1.CPU轮询等待版单生产者单消费者：

该版本使用了简单的轮询机制，生产者不断地检查消费者是否已经消费完数据。这种模式简单直接，但效率较低，因为生产者在没有数据时仍然在忙等待。

2.等待通知版单生产者单消费者：

该版本引入了等待通知机制，生产者在没有数据时会等待消费者的通知。这种模式避免了忙等待，提高了效率，同时减少了资源消耗。

3.等待通知版单生产者多消费者：

在这个版本中，引入了多个消费者，它们共享生产者的数据。生产者在产生数据后，通知所有消费者进行处理。

4.等待通知版多生产者多消费者：

这个版本支持多个生产者和多个消费者，生产者之间和消费者之间共享数据。生产者在产生数据后，通知所有消费者进行处理。

5.单生产者多消费者并行版：

在这个版本中，引入了并行处理机制，多个消费者可以同时处理数据。生产者产生数据后，多个消费者并行处理，提高了整体处理速度。

6.多生产者多消费者并行版：

这个版本支持多个生产者和多个消费者，并且允许并行处理。多个生产者并行产生数据，多个消费者并行处理数据，提高了整体并发能力。

7.支持Lambda回调的优雅停止版：

在这个版本中，引入了Lambda回调函数，用于优雅地停止并发处理。可以通过调用回调函数来停止生产者和消费者的处理，并进行清理工作

代码实现

1. CPU轮训等待版单生产者单消费者: basic.cpp

这个版本效率非常低，而低效率来自于繁忙等待循环，因为CPU停留在循环中什么都不做。忙碌等待并不是最佳策略。根本原因是，除了轮询，我们没有办法让一个线程知道另一个线程已经完成。我们需要一个线程更直接的方式来通知其他线程。条件变量是为这些场景创建的。

for (;;) {
    std::unique_lock<std::mutex> ul(mutex_);
    data_ = rand() % 100;
    std::cout << "produce data: " << data_ << std::endl;
    ready_ = true;
    ul.unlock();
    while (ready_) {
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
    }
}

2.等待通知版单生产者单消费者: single.cpp

在这个版本我们借助condition_variable，完成多线程之间的同步操作。

std::condition_variable cv_;
bool ready_{false};

生产者会不断生成一个随机数并将其存储在 data_ 变量中，然后将 ready_ 标志设置为 true，表示有可用的数据。接着，它通知等待的消费者线程，然后自己等待消费者线程处理完数据。

cv_.wait(ul, [this]() { return !ready_; });

消费者将会在一个无限循环中等待生产者通知数据的可用性。当 ready_ 标志为 true 时，它会从 data_ 变量中获取数据并进行处理，然后将 ready_ 标志设置为 false，表示数据已经被消费。接着，它通知生产者线程，然后自己等待生产者线程生成新的数据。

cv_.wait(ul, [this]() { return ready_; });

3.等待通知版单生产者多消费者 mutiple.cpp

前面的版本中，我们还是单生产，单个消费者，如何做到多个消费者抢占消费？

此时需要引入队列，我们将任务丢到队列中去，随后多个消费者进行消费即可，与上述等待条件不同点在于队列的状态。

对于生产者：如果队列大小未达到 max_queue_size_ 的限制，如果队列已满，则生产者线程将等待消费者线程从队列中取走一些数据。

cv_.wait(ul, [this]() { return queue_.size() < max_queue_size_; });

对于消费者：队列有数据就消费，否则等待。

cv_.wait(ul, [this]() { return !queue_.empty(); });

4.等待通知版多生产者多消费者 mutiple_mutiple.cpp

对于这个版本比较简单，基于第三个版本继续优化，创建n个生产者线程即可。

<<<<<<< HEAD

5.单生产者多消费者并行版 mutiple_sync.cpp

对于以上版本有个比较大的问题，当生产者生产的数据到达上限时，消费者此时在消费，而生产者并没有动起来，它在等待消费者消费完才能进行，如何让生产者与消费者同时运转呢？

改进点在于使用多个cv，来回切换通知。

std::condition_variable cv_producer_;
std::condition_variable cv_consumer_;

6.多生产者多消费者并行版 mutiple_mutiple_sync.cpp

基于5进行改造，支持多个生产者即可。

7.支持Lambda回调的优雅停止版 mutiple_mutiple_stop.cpp

在上面版本中，程序是一直生产、一直消费，如何优雅停止住？

这个停止条件能够让用户去控制，例如：写一个lambda回调函数，是否可以支持呢？

w.SetStopConditionCallback([&]() {
  return w.GetProducedCount() >= threshold;
});

例子为：当生产者生产的数量到达一定阈值时，程序结束。

if (stop_condition_callback_() && queue_.empty()) {
   break;
}

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运行

CMake

mkdir build && cd build
cmake ..
make

g++

g++ 对应cpp文件名.cpp -o 对应cpp文件名 -lpthread

8c3f5d08a1d740be6c0351b17c4cd1d5516a174d

TODO

CPU轮询等待版单生产者单消费者
等待通知版单生产者单消费者
等待通知版单生产者多消费者
等待通知版多生产者多消费者 <<<<<<< HEAD
单生产者多消费者并行
多生产者多消费者并行
支持Lambda回调的优雅停止 =======