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12. 多线程开发

程序喵

2023-12-07 19:49

阅读1765

程序喵

2023-12-07 19:49

阅读 1765

大家好，我是程序喵。

本节我主要向大家介绍埋点项目中的多线程模块。

估计正常做C++多线程开发，大多数朋友都是这样写代码：

std::thread a([]() {

while (xxx) {

yyy;

}

});

if (a.joinable()) {

a.join();

}

或者使用async，或者使用线程池，然后往线程池里抛任务。

这个项目中，我想向大家介绍一种新的多线程开发理念，strand模型。

我们可以理解为strand是一个任务队列，strand会确保任务按顺序执行，它存在于executor体系中，大家可能也听过，executor大概率会进C++26的新标准，我这样做技术选型，也是希望能提前带大家熟悉C++26，熟悉这种编程理念。

个人认为，strand最大的优点就是可以避免任务并发执行时，可能出现的数据竞争问题。也就是说我们不需要做加锁处理，它是用来确保任务按顺序执行的一种机制，可以保证多个任务在同一个线程上按序执行，从而避免了数据竞争问题。

前面介绍过，我们可以将strand理解为一个任务队列，但任务队列自己是不可能调度的，还需要有个调度器，我们可以考虑自己实现这种机制，不过这里，我会选择asio中的调度器，来执行strand中的任务，asio中executor实现很接近标准库提案，我们使用这个大概率没错，而且会让我们将来学习C++26少走一些弯路。

下面是一个简单易懂的boost executor的strand示例代码：

#include <iostream>

#include <boost/asio.hpp>

void task1() {

std::cout << "Task 1 executed." << std::endl;

}

void task2() {

std::cout << "Task 2 executed." << std::endl;

}

int main() {

boost::asio::io_context io_context; // 运行时环境

boost::asio::io_context::strand strand(io_context);

boost::asio::post(strand, task1);

boost::asio::post(strand, task2);

io_context.run();

return 0;

}

在示例代码中，我们创建了一个strand对象，并使用boost::asio::post()将任务提交到strand中。由于strand的存在，任务task1和task2将会按照提交的顺序依次执行，保证了任务的顺序性。

希望通过这个示例，大家能更好地理解C++中的strand理念，以及它们在多线程开发中的作用和优势。

理解了strand后，我们再把它引入到项目中：

class Context {

public:

static Context& GetGlobalContext() {

static Context global_context;

return global_context;

}

~Context();

using Strand = boost::asio::io_context::strand;

using IOContext = boost::asio::io_context;

Strand& GetMainStrand() { return main_strand_; }

Strand& GetReportStrand() { return report_strand_; }

IOContext& GetMainContext() { return main_context_; }

void Start();

private:

Context() : main_strand_(main_context_), report_strand_(report_context_) {}

Context(const Context&) = delete;

Context& operator=(const Context&) = delete;

private:

boost::asio::io_context main_context_;

boost::asio::io_context report_context_;

boost::asio::io_context::strand main_strand_;

boost::asio::io_context::strand report_strand_;

std::unique_ptr<std::thread> main_thread_;

std::unique_ptr<std::thread> report_thread_;

std::atomic<bool> is_start_{false};

std::atomic<bool> is_stop_{false};

};

这里设计了一个Context类来做多线程的任务处理，外部不创建任何线程，线程统一在Context内部管理。

Start后，可以拿到不同的strand，不同的strand可以理解为不同的线程，通过不同的strand执行任务就相当于在某个线程执行任务，既满足了多个线程并行执行任务的需求，又保证一个strand的任务顺序执行，因为一个strand内的任务顺序执行，所以我们不需要做加锁处理数据竞争问题。

我们写代码时，要明确知道哪个函数要执行在哪个线程中，如果开发者都不明确任务运行在哪个线程，那代码大概率会有bug。

我们再看下它的调用示例：

int main() {

buried::Context::GetGlobalContext().Start();

buried::Context::GetGlobalContext().GetMainStrand().post([]() {

std::cout << "Operation 1 executed in strand1 on thread id "