當(dāng)某個(gè)線(xiàn)程持有這把鎖的時(shí)候(就是所謂的加鎖)，那么這個(gè)線(xiàn)程是獨(dú)占所有的資源，這里的資源指的是執(zhí)行的權(quán)限，其他要搶奪資源的線(xiàn)程都不得不等待。在很多情況下，這都容易適用，但是有些情況下，卻會(huì)產(chǎn)生一些異常情況。

在生產(chǎn)消費(fèi)者模型當(dāng)中，肯定都會(huì)用到互斥鎖的機(jī)制的，當(dāng)生產(chǎn)者往隊(duì)列中放數(shù)據(jù)的瞬間，消費(fèi)者是不能取數(shù)據(jù)的，那這時(shí)候可能會(huì)碰見(jiàn)一個(gè)問(wèn)題，如果生成者因?yàn)槟承┰颍艛?shù)據(jù)過(guò)慢，但是消費(fèi)者取數(shù)據(jù)很快，當(dāng)隊(duì)列中沒(méi)有數(shù)據(jù)了，消費(fèi)者還去取的話(huà)，就會(huì)發(fā)生異常情況。有些人可能會(huì)說(shuō)，加個(gè)條件判斷一下隊(duì)列是否為空不就可以了。

這個(gè)肯定是當(dāng)然可以的，但是在隊(duì)列依舊沒(méi)有數(shù)據(jù)的這一段時(shí)間，是要不斷的循環(huán)判斷這個(gè)條件，CPU肯定是會(huì)飆升的，浪費(fèi)了很多不必要的資源。

這時(shí)候我們?cè)O(shè)想，能否設(shè)計(jì)這樣的一種機(jī)制，如果在隊(duì)列沒(méi)有數(shù)據(jù)的時(shí)候，消費(fèi)者線(xiàn)程能一直阻塞在那里，等待著別人給它喚醒，在生產(chǎn)者往隊(duì)列中放入數(shù)據(jù)的時(shí)候通知一下這個(gè)等待線(xiàn)程，喚醒它，告訴它可以來(lái)取數(shù)據(jù)了。

于是多線(xiàn)程中的條件變量就橫空出世！

條件變量是多線(xiàn)程數(shù)據(jù)同步的一種操作，不管是用哪種框架，哪種語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)多線(xiàn)程的功能，條件變量都是不得不考慮的一種情況。C++中提供了#include <condition_variable>頭文件，里面就包含了條件變量的相關(guān)類(lèi)。其中有兩個(gè)非常重要的接口，wait()和notify_one()，wait()可以讓線(xiàn)程陷入休眠狀態(tài)，意思就是不干活了，notify_one()就是喚醒真正休眠狀態(tài)的線(xiàn)程，開(kāi)始干活了。當(dāng)然還有notify_all()這個(gè)接口，顧名思義，就是通知所有正在等待的線(xiàn)程，起來(lái)干活了。

以下是代碼的實(shí)現(xiàn)部分

#include <iostream>
#include <deque>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
using namespace std;
 
deque<int> q;
mutex mt;
condition_variable cond;
 
void thread_producer()
{
    int count = 10;
    while (count > 0)
    {
        unique_lock<mutex> unique(mt);
        q.push_front(count);
        unique.unlock();
        cout << "producer a value: " << count << endl;
        cond.notify_one();
        this_thread::sleep_for(chrono::seconds(1));
        count--;
    }
}
 
void thread_consumer()
{
    int data = 0;
    while (data != 1)
    {
        unique_lock<mutex> unique(mt);
        while (q.empty())
            cond.wait(unique);
        data = q.back();
        q.pop_back();
        cout << "consumer a value: " << data << endl;
        unique.unlock();
    }
}
 
int main()
{
    thread t1(thread_consumer);
    thread t2(thread_producer);
    t1.join();
    t2.join();
    return 0;
}

生產(chǎn)者：首先生產(chǎn)者利用unique_lock來(lái)加鎖，然后將生產(chǎn)的數(shù)據(jù)放入隊(duì)列，打印，解鎖，一旦解鎖之后，消費(fèi)者獲得了執(zhí)行機(jī)會(huì)。

消費(fèi)者：另一方面消費(fèi)者就會(huì)通過(guò)unique_lock獲得控制權(quán)，也就是獲得鎖，然后判斷隊(duì)列為空的話(huà)就一直盜用wait()函數(shù)阻塞在那里，等待其他線(xiàn)程來(lái)喚醒它。而阻塞該線(xiàn)程時(shí)，該函數(shù)會(huì)自動(dòng)解鎖，允許其他線(xiàn)程執(zhí)行。

生產(chǎn)者：再次回到生產(chǎn)者這里，生產(chǎn)者線(xiàn)程利用利用條件變量cond.notify_one()來(lái)通知阻塞的線(xiàn)程起來(lái)干活了。

消費(fèi)者：阻塞在那里的消費(fèi)者線(xiàn)程一旦得到notify喚醒，該函數(shù)取消阻塞并獲取鎖，然后取出隊(duì)列中的數(shù)據(jù)，并打印，最后解鎖。

生產(chǎn)者：再次回到生產(chǎn)者，然后生產(chǎn)者休眠1秒，這里休眠是為了模擬生產(chǎn)者生產(chǎn)慢的情況，實(shí)際開(kāi)發(fā)的時(shí)候不要去休眠。最后減一，進(jìn)入下一次生產(chǎn)。

以上就是利用條件變量來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)消費(fèi)者模型，這個(gè)會(huì)大大降低CPU的占有率，當(dāng)然代價(jià)就是編程稍微有點(diǎn)麻煩，但與這優(yōu)化程序來(lái)比，這肯定是值的。