Boost程式設計之--慎用執行緒的this_thread::yield()方法
在看書時,瞭解到boost執行緒中的yield方法:可以將本執行緒的CPU時間片放棄,並允許其他執行緒執行。認為其是一個操作執行緒之利器,所以寫了個3個執行緒,迴圈列印ABC字串,以驗證其交出時間片功能。
程式碼如下:
#include <windows.h> #include <iostream> #include <boost/thread.hpp> #include <boost/atomic.hpp> #include <boost/ref.hpp> using namespace std; using namespace boost; enum MARK { A, B, C, }; mutex io_mutex; typedef boost::atomic<MARK> ENUM_MARK; void print_abc(ENUM_MARK& mark, MARK CurID) { for (int nIndex = 0; nIndex < 10;) { mutex::scoped_lock lock(io_mutex); switch (CurID) { case A: { if (mark == MARK::C) { cout << "A"; mark = MARK::A; nIndex++; } break; } case B: { if (mark == MARK::A) { cout << "B"; mark = MARK::B; nIndex++; } break; } case C: { if (mark == MARK::B) { cout << "C" << endl; mark = MARK::C; nIndex++; } break; } default: break; } // 加個yield,交出本執行緒時間片,讓其他執行緒執行。 this_thread::yield(); } } int main() { ENUM_MARK mark = MARK::C; int nRetry = 0; // 建立3個執行緒,依次輸出ABC。 // 連續迴圈3此,觀察執行時間。 while (nRetry < 3) { DWORD nStart = ::GetTickCount(); thread t1(print_abc, boost::ref(mark), MARK::A); thread t2(print_abc, boost::ref(mark), MARK::B); thread t3(print_abc, boost::ref(mark), MARK::C); // 等待t3執行緒結束,因為其輸出最後一個C。 t3.join(); DWORD nEnd = ::GetTickCount(); DWORD nTotal = nEnd - nStart; cout << "Total times:" << nTotal << endl; nRetry++; } getchar(); return 0; }
執行後,3個執行緒列印10次ABC所耗的時間大約是30ms。發現30ms有點長,是不是yield引起的?
當我把this_thread::yield();註釋掉後,再次執行,發現執行緒執行速度加快,平均10ms不到。
比較奇怪,檢視yield的實現程式碼,才發現其實它就執行了Sleep(0),Sleep(0)的確會放棄CPU時間片,允許其他執行緒執行。但其它執行緒,也包含了放棄CPU時間片的執行緒,這樣就可能造成單個執行緒無限次的放棄CPU時間片,又再一次獲得執行許可權。
this_thread::yield()的程式碼定義如下:
void yield() BOOST_NOEXCEPT { detail::win32::Sleep(0); }
為了更好的驗證一下自己的推論,我直接使用了Win32 API的執行緒程式碼:
#include <windows.h> #include <iostream> #include <string> using namespace std; CRITICAL_SECTION CK; enum MARK { A, B, C, }; struct MyStruct { volatile MARK* mark; MARK CurID; }; DWORD WINAPI Win32_Thread(LPVOID pStruct) { MyStruct* myStruct = (MyStruct*)(pStruct); for (int nIndex = 0; nIndex < 10;) { EnterCriticalSection(&CK); switch (myStruct->CurID) { case A: { if (*myStruct->mark == MARK::C) { cout << "A"; *myStruct->mark = MARK::A; nIndex++; } break; } case B: { if (*myStruct->mark == MARK::A) { cout << "B"; *myStruct->mark = MARK::B; nIndex++; } break; } case C: { if (*myStruct->mark == MARK::B) { cout << "C" << endl; *myStruct->mark = MARK::C; nIndex++; } break; } default: break; } LeaveCriticalSection(&CK); } return 0; } int main() { ::InitializeCriticalSection(&CK); MyStruct myStruct; myStruct.CurID = A; myStruct.mark = new MARK; *myStruct.mark = C; DWORD dwID1, dwID2, dwID3; HANDLE hThreadA = ::CreateThread(NULL, 0, &Win32_Thread, &myStruct, 0, &dwID1); MyStruct myStruct2; myStruct2.CurID = B; myStruct2.mark = myStruct.mark; HANDLE hThreadB = ::CreateThread(NULL, 0, &Win32_Thread, &myStruct2, 0, &dwID2); MyStruct myStruct3; myStruct3.CurID = C; myStruct3.mark = myStruct.mark; HANDLE hThreadC = ::CreateThread(NULL, 0, &Win32_Thread, &myStruct3, 0, &dwID3); getchar(); DeleteCriticalSection(&CK); return 0; }
像上面這樣,沒有用Sleep(0),3個執行緒都快速的輸出了ABC。但如果我加了個Sleep(1)線上程的LeaveCriticalSection(&CK);前面,就發生了惡性競爭,基本上是每隔幾秒鐘,才輸出ABC中的一個字母。
以下是出現惡性競爭的程式碼:
#include <windows.h>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
CRITICAL_SECTION CK;
enum MARK
{
A,
B,
C,
};
struct MyStruct
{
volatile MARK* mark;
MARK CurID;
};
DWORD WINAPI Win32_Thread(LPVOID pStruct)
{
MyStruct* myStruct = (MyStruct*)(pStruct);
for (int nIndex = 0; nIndex < 10;)
{
EnterCriticalSection(&CK);
switch (myStruct->CurID)
{
case A:
{
if (*myStruct->mark == MARK::C)
{
cout << "A";
*myStruct->mark = MARK::A;
nIndex++;
}
break;
}
case B:
{
if (*myStruct->mark == MARK::A)
{
cout << "B";
*myStruct->mark = MARK::B;
nIndex++;
}
break;
}
case C:
{
if (*myStruct->mark == MARK::B)
{
cout << "C" << endl;
*myStruct->mark = MARK::C;
nIndex++;
}
break;
}
default:
break;
}
// 這裡加了Sleep,引起惡性競爭。
::Sleep(1);
LeaveCriticalSection(&CK);
}
return 0;
}
int main()
{
::InitializeCriticalSection(&CK);
MyStruct myStruct;
myStruct.CurID = A;
myStruct.mark = new MARK;
*myStruct.mark = C;
DWORD dwID1, dwID2, dwID3;
HANDLE hThreadA = ::CreateThread(NULL, 0, &Win32_Thread, &myStruct, 0, &dwID1);
MyStruct myStruct2;
myStruct2.CurID = B;
myStruct2.mark = myStruct.mark;
HANDLE hThreadB = ::CreateThread(NULL, 0, &Win32_Thread, &myStruct2, 0, &dwID2);
MyStruct myStruct3;
myStruct3.CurID = C;
myStruct3.mark = myStruct.mark;
HANDLE hThreadC = ::CreateThread(NULL, 0, &Win32_Thread, &myStruct3, 0, &dwID3);
getchar();
DeleteCriticalSection(&CK);
return 0;
}
從而我們得出以下結論:
1. yield方法其實就是::Sleep(0)。
2. Sleep會交出CPU時間片,允許其他執行緒執行,但“其他執行緒”也包含了交出CPU時間片的那個執行緒。
3. 想要更好的進行執行緒切換,不能夠使用Sleep,而應採用執行緒鎖或其他執行緒切換方法。
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