std::condition_variable notify_one()与notify

notify_one()与notify_all()常用来唤醒阻塞的线程，线程被唤醒后立即尝试获得锁。

notify_one()因为只唤醒一个线程，不存在锁争用，所以能够立即获得锁。其余的线程不会被唤醒，等待再次调用notify_one()或者notify_all()。

notify_all()会唤醒所有阻塞的线程，存在锁争用，只有一个线程能够获得锁。那其余未获取锁的线程接着会怎么样？会阻塞？还是继续尝试获得锁？答案是会阻塞，等待操作系统在互斥锁的状态发生改变时唤醒线程。当持有锁的线程释放锁时，操作系统会唤醒这些阻塞的线程，而这些线程会继续尝试获得锁。

看下面的例子：

// condition_variable example
#include <iostream>           // std::cout
#include <thread>             // std::thread
#include <mutex>              // std::mutex, std::unique_lock
#include <condition_variable> // std::condition_variablestd::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;void print_id(int id) {std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);while (!ready) cv.wait(lck);// ...std::cout << "thread " << id << '\n';
}void go() {std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);ready = true;// cv.notify_all(); // cv.notify.one();
}int main()
{std::thread threads[10];// spawn 10 threads:for (int i = 0; i < 10; ++i)threads[i] = std::thread(print_id, i);std::cout << "10 threads ready to race...\n";go();                       // go!for (auto& th : threads) th.join();return 0;
}

go()函数为如下时：

void go() {std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);ready = true;cv.notify_all(); // cv.notify.one();
}

运行结果为：

10 threads ready to race...
thread 2
thread 0
thread 9
thread 4
thread 6
thread 8
thread 7
thread 5
thread 3
thread 1

cv.notify_all()被调用后，所有子线程都被唤醒，然后尝试获得锁，其中的一个线程获得锁后继续执行后面的代码，而未获得锁的线程再次进入阻塞状态，等待操作系统在当前获得锁的线程释放锁之后唤醒它们。当获得锁的线程的线程函数执行完毕释放互斥锁后，刚刚的那些处于阻塞的线程会都被唤醒，其中的一个会获得互斥锁，而其余的再次进行阻塞状态。之后循环这个过程，知道所有的子线程最终都能够获得锁而正常退出。

go()函数为如下时：

void go() {std::unique_lock<std::mutex> lck(mtx);ready = true;// cv.notify_all(); cv.notify.one();
}

运行结果为：

10 threads ready to race...
thread 0

cv.notify_one()被调用后，只会唤醒一个线程，其余的阻塞线程由于没有被通知，所以一致会保持在阻塞状态。即使那个被唤醒的线程在线程函数执行完毕后互斥锁已被释放，其余的阻塞线程依旧不会有任何反应。

因此，线程阻塞在条件变量时，等待notify_one()或者notify_all()来唤醒。线程被唤醒后，会尝试获得锁，如果未获得锁，会重新进入阻塞状态。

注意区分线程处理阻塞状态时，是由于等待条件阻塞或是尝试获得锁而阻塞。
如果是因为等待条件变量阻塞，只能由notify_one()或者notify_all()来唤醒；
如果是为尝试获得锁而阻塞，只能由操作系统在锁的状态发生变化时唤醒；

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