在没有数据竞争的情况下访问 pthread 共享 std:map

Question

我的方案是有一个主线程和数十个工作线程。工作线程将处理来自不同端口的传入消息。

我想要做的是让主线程和工作线程共享同一个映射，工作线程将数据保存到映射中（在不同的存储桶中）。并且主线程会定期对地图内容进行grep。

代码如下：

struct cStruct
{
    std::map<string::string> map1; 
    pthread_mutex_t mutex1;
    pthread_mutex_t mutex2;  
};

int main(){

    struct cStruct cStruct1;   
    while (condition){
        pthread_t th;
        int th_rc=pthread_create(&th,NULL,&task,(void *) &cStruct1);
    }

}

void* task(void* arg){
    struct cStruct cs = * (struct cStruct*) arg;

    while (coming data){
        if (main_thread_work){
            pthread_cond_wait(&count_cond, &cs.mutex1)
        }  

        pthread_mutex_lock(&cs.mutex1);
        // add a new bucket to the map
        cs.map1(thread_identifier)=processed_value;
        pthread_mutex_unlock(&cs.mutex1);

    }

void* main_thread_task(void* arg){

    sleep(sleep_time);
    main_thread_work = true;
    pthread_mutex_lock(&cs.mutex1);
    // main_thread reads the std::map
    main_thread_work = false;
    pthread_cond_broadcast(&count_cond, &cs.mutex1)
    pthread_mutex_unlock(&cs.mutex1);    
}

我的问题是：

为了改变地图大小，我应该使用锁来保护地图。 但是对于具有特定键更新的地图，我可以让不同的线程同时修改地图吗？ （假设不会同时访问两个相同的地图桶）

对于主线程 greps 地图，我想在主线程 grep 地图内容时使用条件等待来保持所有工作线程，然后执行 pthread_cond_broadcast 以唤醒然后。问题是如果一个工作线程在 main 开始工作时更新 map，就会出现数据竞争。

请分享一些想法来帮助我改进我的设计。

编辑 1： 添加 main_thread_task()。 我要避免的是工作线程在“pthread_cond_broadcast”之后到达 pthread_cond_wait 并且逻辑出错了。

所以我在主线程广播工作线程之前错误的 main_thread_work。

Answer 1

while (coming data){
    if (main_thread_work){
        pthread_cond_wait(&count_cond, &cs.mutex1)
    }  

    pthread_mutex_lock(&cs.mutex1);

这显然是不对的。除非您持有保护它的锁，否则您无法检查main_thread_work。对pthread_cond_wait 的调用如何释放它不持有的锁？！

这应该是这样的：

void* task(void* arg){
    struct cStruct cs = * (struct cStruct*) arg;

    // Acquire the lock so we can check shared state
    pthread_mutex_lock(&cs.mutex1);

    // Wait until the shared state is what we need it to be
    while (main_thread_work)
        pthread_cond_wait(&count_cond, &cs.mutex1)

    // Do whatever it is we're supposed to do when the
    // shared state is in this state
    cs.map1(thread_identifier)=processed_value;

    // release the lock
    pthread_mutex_unlock(&cs.mutex1);
}

Answer 2

您应该在每次访问地图时使用mutex 锁定机制（在您的情况下），而不仅仅是添加新的“存储桶”。如果 T1 尝试在 T2 插入新存储桶时向映射中写入一些值，则 T1 使用的指针/迭代器将变得无效。

关于pthread_cond_wait。如果其他线程所做的唯一事情就是修改地图，它可能会完成这项工作。如果他们执行其他计算或处理一些非共享数据，最好使用相同的mutex 来保护对地图的访问，并让其他线程完成他们的工作，此时可能与共享地图无关。