조건 변수를 사용해도 스레드 안전 C 11 대기열에서 분할 오류가 발생하는 이유는 무엇입니까?

스레드로부터 안전한 C 11 대기열: 가짜 스레드 깨우기 해결

다각적인 프로젝트에서는 여러 스레드가 동시에 파일 목록을 처리합니다. . 각 스레드는 처리를 위해 대기열에 파일을 추가할 수 있으며, 이는 원활하게 작동하고 경쟁 조건을 방지해야 합니다. 그러나 예상치 못한 분할 오류가 발생하여 그 원인에 대한 조사가 이루어졌습니다.

FileQueue 클래스는 뮤텍스(qMutex) 및 조건 변수(populatedNotifier)를 사용하여 스레드 간 대기열 작업을 조정합니다. 스레드가 대기열에 파일을 추가하면(enqueue) 대기 중인 스레드에 신호를 보내고(populatedNotifier.notify_one()), 스레드가 대기열에서 파일을 검색하면(dequeue) 대기열이 채워질 때까지 기다립니다. need: populatedNotifier.wait_for()).

이러한 예방 조치에도 불구하고 대기열 제거 방법, 특히 if (...wait_for(lock, timeout) == std::cv_status:: 내에서 분할 오류가 가끔 발생합니다. no_timeout) { } 블록. 코드를 조사해 보면 충돌 발생 시 대기열이 비어 있는 것으로 나타납니다. wait_for는 알림을 받은 경우에만 cv_status::no_timeout을 반환하여 파일이 대기열에 추가되었음을 암시하므로 이 동작은 역설적입니다.

이 설명할 수 없는 오류는 어떻게 발생할 수 있습니까?

범인: 가짜 깨우기

조건 변수는 시스템 중단이나 일정 변경과 같은 프로그램 제어 외부의 요인으로 인해 "가짜 깨우기"를 경험할 수 있는 것으로 나타났습니다. 이 경우 모니터링되는 조건에 실제 변화가 발생하지 않았더라도 스레드가 깨어날 수 있습니다.

FileQueue 대기열 제거 방법에서는 조건 변수를 사용하여 새 파일의 도착을 기다립니다. 그러나 잠금이 해제된 후 조건이 검사되므로 스레드가 잠금을 다시 획득하기 전에 대기열이 다시 비워질 수 있습니다. 결과적으로 조건이 더 이상 유효하지 않을 수 있습니다.

해결책: 역 조건 및 잠금 가드

보다 강력한 조건 변수 기반 접근 방식에는 루프를 재구성하여 역 조건을 사용하고 전체 작업 동안 잠금을 유지합니다.

<code class="cpp">while (q.empty()) {
    populatedNotifier.wait(lock);
}</code>

잠금을 해제하기 전에 빈 대기열을 확인하여 스레드는 중요한 작업 전체에서 조건이 유효한지 확인합니다. 부분. 허위로 활성화된 경우 스레드는 진행하기 전에 조건을 다시 확인합니다.

대체 구현: 비동기 대기열을 위한 템플릿

스레드 안전 대기열의 정신 구현에 있어서 대체 솔루션을 제공하는 템플릿은 다음과 같습니다.

<code class="cpp">while (q.empty()) {
    populatedNotifier.wait(lock);
}</code>

이 구현에서는 뮤텍스와 조건 변수는 물론 잠금 내에서 조건(빈 큐)을 확인하고 잘못된 깨우기의 경우 재평가되도록 하는 while 루프를 사용합니다.

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