Thread

同步工具组件

1. atomic

2. mutex

互斥量都是不可拷贝的，也不提供转移语法。

非递归式互斥量不可多次锁定。

① 种类：6种mutex

a. null_mutex：空对象。

b. mutex：独占式互斥量。

c. timed_mutex：提供超时的独占式互斥量。

d. recursive_mutex：递归式互斥量，多次锁定，多次解。

e. recursivfe_timed_mutex：提供超时的递归式互斥量。

f. shared_mutex：共享互斥量。

 ② 成员函数：

任何种类mutex都提供lock和unlock成员函数，用于无限期尝试锁定和尝试解锁互斥量。

提供超时功能的互斥量提供try_lock_for和try_lock_until方法在一段时间或某时间点前尝试锁定互斥量，其仍使用unlock方法解锁。

3. locker

① lock_guard：

简单自动锁类。不可拷贝，不提供转移语法。用作写锁定-独占。

public方法只有构造函数和析构函数，构造函数要求传入一个互斥量的引用，构造函数锁定互斥量，析构函数解锁互斥量。

适用于所有mutex，但是对于shared_mutex只能获得写锁定。

② unique_lock:

根据不同构造函数，有不同行为。用作写锁定-独占。

默认构造函数行为与lock_guard相同。

其他构造函数可能在构造时不锁定互斥量，而提供lock，try_lock，try_lock_for和try_lock_until用于手动锁定互斥量。

提供owns_lock和operator()判断是否已经锁定互斥量。

适用于所有mutex，但是对于shared_mutex只能获得写锁定。

③ shared_lock：

自动共享锁，用作读锁定-锁定后允许其他线程shared_lock锁定，但不允许lock_guard和unique_lock锁定。

只适用于shared_mutex。

线程工具组件

1. thread

①　线程对象不可拷贝，但提供转移语法相关函数。

②　一般来说，线程创建需要传递一个无参的可调用物，可以是函数，函数对象或者lambda表达式；如果可调用物不是无参的，thread使用拷贝传参。

③　thread对象一创建时就立刻开始执行线程，thread对象析构时会调用std::terminate结束线程执行，所以要保证线程正确运行需要调用thread::join等待线程运行完成，或者调用thread::detach分离线程。

④　成员函数：

a. thread(): 空的构造函数，不执行任何线程。

b. tread(F f): 构造函数，创建对象后立刻执行f。

c. joinable()：判断是否可join。

d. join()：等待线程，无限等待，当线程执行完成后才返回。

e. try_join_for(const duration&):超时等待，等待一段时间，无论线程是否执行完成都返回。

f. try_join_for(const time_point&)：超时等待，等待到指定时间点，无论线程执行是否执行完成都返回。

g. interrupt()：中断线程。

h. interruption_requested()：判断线程是否被中断。

i. get_id()：获取线程ID。

⑤　静态成员函数：

a. hardware_concurrency()：获取可并发的核心数。

b. physical_concurrency()：获取真实CPU核心数。

⑥　自由函数：定义在命名空间this_thread中:

a. get_id()：获取当前线程的ID。

b. yield()：放弃当前线程的时间片。

c. sleep_for：当前线程睡眠一段时间。

d. sleep_until：当前线程睡眠到某个时间点。

2. thread_group

① thread_group对象不可拷贝，也不提供转移语法函数。

② 成员函数：

a. create_thread():创建一个立即运行的线程对象，并加入到thread_group对象中，只支持可无参调用物线程创建方式。

b. add_thread():添加已有线程到thread_group对象。

c. remove_thread():从thread_group对象中删除一个线程。

d. is_this_thread_in()：判断当前运行的线程是否在thread_group对象中。

e. is_thread_in()：判断指定线程是否在thread_group对象中。

f. join_all()：等待所有线程执行完成。

g. interrupt_all()：中断所有线程：

h. size()：获取thread_group对象中线程的数量。

3. thread_guard、call_once

① thread_guard：类似于lock_guard，可以控制thread对象析构时的行为。例如thread_guard，thread_guard<>,前者在线程对象析构时分离线程，后者则为线程对象默认操作，即在线程对象析构时，终止线程运行。

② call_once：在多线程运行统一可调用物时，保证可调用物只被运行一次。

4. 条件变量condition_variable和condition_variable_any

条件变量必须和互斥量配合使用。

① 成员函数：

a. wait()：一直等待。

b. wait_for()：等待一段时间。

c. wait_until()：等待至某个时间点。

d. notify_one()：通知一个等待中的线程。

e. notify_all()：通知所有等待中的线程。

调用等待函数wait，wait_for和wait_until时会解锁互斥量，以便让其他尝试锁定互斥量的线程成功锁定互斥量，等待函数返回时，会重新锁定互斥量。

调用通知函数notify_one和notify_all时，会使等待线程中的等待函数返回。

5. future、shared_future、async

① future：

异步操作线程返回值方法。类似于thread，但提供future作为返回值。

成员函数：

a. get()：获取feature值。

b. wait()：一直等待，直到异步线程执行完成。

c. wait_for()：等待一段时间。

d. wait_until()：等待至某个时间点。

e. valid()：是否为有效值。

 f. is_ready()：是否计算完毕。

g. has_exception()：是否有异常发生。

h. has_value()：是否有值。

i. share()：产生一个shared_future对象。

future对象只能用get()方法获取一次，不能被多个线程并发访问。

② shared_future：

可以线程安全的多次调用get()取值。

其成员方法与future一致。

async默认产生future对象，若要产生shared_future对象，需要手动指定或者使用future::share()产生。

③ async：

创建异步操作线程，返回future或者shared_future对象。


@boost笔记系列总结自罗剑锋的《Boost库完全开发指南》第三版、Boost 1.61.0 Library Documentation、boost 1.51 源码。