带condition_variable的死锁

Question

尝试从线程通知condition_variable时出现死锁。

以下是我的MCVE：

#include <iostream>
#include <boost/thread.hpp>
#include <boost/thread/mutex.hpp>
#include <boost/thread/condition_variable.hpp>

static boost::mutex m_mutex;
static boost::condition_variable m_cond;

void threadFunc()
{
    std::cout << "LOCKING MUTEX" << std::endl;
    boost::mutex::scoped_lock lock( m_mutex );
    std::cout << "LOCKED, NOTIFYING CONDITION" << std::endl;
    m_cond.notify_all();
    std::cout << "NOTIFIED" << std::endl;
}

int main( int argc, char* argv[] )
{
    while( true )
    {
        std::cout << "TESTING!!!" << std::endl;

        boost::mutex::scoped_lock lock( m_mutex );

        boost::thread thrd( &threadFunc );

        //m_cond.wait( lock );
        while ( !m_cond.timed_wait(lock,boost::posix_time::milliseconds(1)) )
        {
            std::cout << "WAITING..." << std::endl;
        }

        static int pos = 0;
        std::cout << "DONE!!! " << pos++ << std::endl;

        thrd.join();
    }

    return 0;
}

如果使用m_cond.wait(lock)；，则每次尝试都要编写done！！！，这里没有问题。

如果使用while（！m_cond.timed_wait(lock,boost::posix_time::milliseconds(1)))循环，我会看到已完成！！！正在编写几次尝试，然后在某个时刻，我会得到一个死锁，等待最终永远不会结束：

TESTING!!!
LOCKING MUTEX
LOCKED, NOTIFYING CONDITION
NOTIFIED
WAITING...
WAITING...
WAITING...
WAITING...
WAITING...
WAITING...
...

• 我在创建线程之前锁定互斥体
• 则线程无法在到达m_cond.timed_wait之前通知（然后解锁互斥体）
• 在循环中，如果出现超时，timed_wait重新锁定互斥体，因此无法执行notifice，则打印“Witting...”并且当我们再次准备好接收通知时释放互斥体

那么为什么会出现死锁呢？在timed_wait检测到超时和重新锁定互斥体之间是否可以通知该条件？

Answer 1

问题是，如果timed_wait在调用notify_all之前完成，那么它将不得不等待线程释放互斥体（即，在它调用notify_all之后），然后再继续调用timed_wait，线程已经完成，因此timed_wait将永远不会成功。有两种情况会发生这种情况，如果您的线程需要超过一毫秒才能启动（应该不太可能，但您的OS调度的变化无常意味着它可能发生，特别是如果CPU很忙的话）另一种情况是假唤醒。

通过在调用notify_all时设置一个标志来防止这两种情况，等待线程可以检查该标志以确保notify已被调用：

#include <iostream>
#include <boost/thread.hpp>
#include <boost/thread/mutex.hpp>
#include <boost/thread/condition_variable.hpp>

static boost::mutex m_mutex;
static boost::condition_variable m_cond;

void threadFunc(bool& notified)
{
    std::cout << "LOCKING MUTEX" << std::endl;
    boost::mutex::scoped_lock lock(m_mutex);
    std::cout << "LOCKED, NOTIFYING CONDITION" << std::endl;
    notified = true;
    m_cond.notify_all();
    std::cout << "NOTIFIED" << std::endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    while (true)
    {
        std::cout << "TESTING!!!" << std::endl;

        boost::mutex::scoped_lock lock(m_mutex);

        bool notified = false;

        boost::thread thrd(&threadFunc, boost::ref(notified));

        //m_cond.wait( lock );
        std::cout << "WAITING..." << std::endl;
        while (!m_cond.timed_wait(lock, boost::posix_time::milliseconds(1), [&] { return notified; }))
        {
            std::cout << "WAITING..." << std::endl;
        }

        static int pos = 0;
        std::cout << "DONE!!! " << pos++ << std::endl;

        thrd.join();
    }

    return 0;
}