一、為什么會有unique_lock?

因?yàn)閙utex再管理方面有瑕疵，因此出現(xiàn)了一個(gè)互斥量封裝器lock_guard來智能的管理mutex。但是lock_guard只是簡單的管理，功能比較弱，有瑕疵。因此需要搞出來一個(gè)功能更強(qiáng)大的東西出來，而這個(gè)東西就是unique_lock。
本質(zhì)上來說lock_guard和unique_lock都是為了更好地使用各種鎖而誕生的，但是unique_lock更為靈活，功能更強(qiáng)大，可做的操作比較多。

unique_lock 有些時(shí)候也被稱為“靈活鎖”

二、std::lock_guard可能存在的問題

三、什么是unique_lock?

unique_lock是一個(gè)更靈活的互斥量封裝器，它提供了更多的控制選項(xiàng)，比如延遲鎖定、嘗試鎖、遞歸鎖定、定時(shí)鎖定等。于std::lock_guard相比，std::unique_lock提供了更多的功能，但也需要更多的管理責(zé)任。

如何定義使用unique_lock?

unique_lock的構(gòu)造

std::mutex mtx;
std::unique_lock <std::mutex> lck1(mtx);//自動上鎖
//自動鎖定
std::unique_lock <std::mutex> lck2(mtx, std::defer_lock);//延遲鎖定
std::unique_lock <std::mutex> lck3(mtx, std::adopt_lock);//接受已鎖定的mutex，不允許再次鎖定
std::unique_lock <std::mutex> lck4(mtx, std::try_to_lock);//嘗試鎖定

std::defer_lock的具體含義是告訴std::unique_lock在構(gòu)造時(shí)不要自動鎖定互斥鎖，而是延遲鎖定操作
std::unique_lock提供了一些成員函數(shù)，用于管理鎖定狀態(tài)
lock()鎖定關(guān)聯(lián)的mutex
unlock()解鎖關(guān)聯(lián)的mutex
try_lock()嘗試鎖定mutex,如果鎖定成功，返回true，否則返回false
owns_lock()返回一個(gè)布爾值，指示unique_lock是否擁有mutex的所有權(quán)

unique_lock的第二個(gè)參數(shù)

std::unique_lock的構(gòu)造函數(shù)可以接受多個(gè)參數(shù)，其中第二個(gè)參數(shù)用于指定如何管理鎖的行為。常見的第二個(gè)參數(shù)有以下幾種：

• std::defer_lock
• std::try_to_lock
• std::adopt_lock
• 超時(shí)相關(guān)參數(shù)（如std::chrono的時(shí)間段）

接下來我們依次用代碼例子來看

• std::defer_lock
  std::defer_lock表示延遲鎖定。即在創(chuàng)建std::unique_lock對象時(shí)，不會立即對互斥鎖進(jìn)行鎖定操作。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
using namespace std;

mutex mtx;
void example_defer_lock()
{
    unique_lock<mutex> lock(mtx,std::defer_lock);//不會立即鎖定
    lock.lock();//在需要時(shí)顯式鎖定
    for(int i=0;i<5;i++)
    {
        cout<<"Thread : "<<this_thread::get_id()<<" : "<<i<<endl;
    }
    
    cout<<"Locked with defer_lock"<<endl;
    lock.unlock();//顯式解鎖
}

int main()
{
    thread t1(example_defer_lock);
    t1.join();

    return 0;
}

這段代碼主要展示了如何使用 unique_lock 結(jié)合 defer_lock 策略進(jìn)行互斥鎖的操作。通過使用
defer_lock，程序可以將鎖的鎖定操作延遲到需要的時(shí)候，這在某些情況下非常有用，例如在進(jìn)行一些準(zhǔn)備工作后再進(jìn)行鎖定，或者根據(jù)條件判斷是否需要鎖定。同時(shí)，使用
unique_lock 可以自動管理鎖的生命周期，避免忘記解鎖而導(dǎo)致的死鎖問題，而顯式的 lock 和 unlock
操作則提供了更靈活的控制方式，允許程序在鎖定和解鎖的時(shí)機(jī)上有更多的選擇。在 example_defer_lock 函數(shù)中，先創(chuàng)建
unique_lock 但不鎖定，之后根據(jù)需要進(jìn)行鎖定，在完成一些操作后解鎖，保證資源的正確訪問和釋放，確保線程安全。

• std::try_to_lock
  std::try_to_lock表示嘗試鎖定。在創(chuàng)建std::unique_lock對象時(shí)，會嘗試鎖定互斥鎖。如果鎖定失敗，不會阻塞。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
using namespace std;

mutex mtx;

void example_try_lock()
{
    unique_lock<mutex> lck(mtx, try_to_lock);//嘗試鎖定
    if (lck.owns_lock())
    {
        cout <<this_thread::get_id() <<" I have the lock\n" << endl;
    }
    else
    {
        cout <<""<<this_thread::get_id()<< " I don't have the lock\n" << endl;
    }
}
int main()
{
    // 創(chuàng)建兩個(gè)線程
    thread t1(example_try_lock);//線程一鎖定么互斥量
    thread t2(example_try_lock);//線程二嘗試鎖定么互斥量，但是因?yàn)楸痪€程一占用著，所以沒有鎖定成功
    t1.join();
    t2.join();

    return 0;
}

這段代碼主要展示了如何使用 unique_lock 的 try_to_lock
特性來嘗試鎖定互斥鎖，并且根據(jù)鎖定結(jié)果進(jìn)行不同的處理。它創(chuàng)建了兩個(gè)線程 t1 和 t2，這兩個(gè)線程會嘗試鎖定同一個(gè)互斥鎖
mtx。由于互斥鎖的特性，只有一個(gè)線程能夠成功鎖定，另一個(gè)線程將無法鎖定。通過 owns_lock
方法可以判斷線程是否成功獲取到鎖，并輸出相應(yīng)的信息。這種方式可以避免線程阻塞，而是讓線程在無法獲取鎖時(shí)繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)或采取其他處理方式。同時(shí)，unique_lock
會在析構(gòu)時(shí)自動解鎖，避免了手動解鎖的繁瑣操作。
這種機(jī)制在多線程編程中非常有用，特別是當(dāng)線程需要嘗試獲取資源，但不希望在獲取不到時(shí)阻塞等待的情況，允許線程在不阻塞的情況下執(zhí)行其他任務(wù)，提高程序的響應(yīng)性和資源利用率。

• std::adopt_lock

std::adopt_lock表示接管已經(jīng)鎖定的互斥鎖。此參數(shù)假設(shè)互斥鎖已經(jīng)在其他地方被鎖定，std::unique_lock對象會接管這個(gè)鎖的所有權(quán)。使用了std::adopt_lock，這意味著互斥鎖已經(jīng)被鎖定。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
using namespace std;

mutex mtx;

void example_adopt_lock()
{
    mtx.lock();//先鎖定互斥鎖
    unique_lock<mutex> lock(mtx, adopt_lock);//接管已鎖定的鎖
    cout<<"Locked with adopt_lock"<<endl;
    //mtx.unlock();

}

int main()
{
    thread t1(example_adopt_lock);
    t1.join();

    return 0;
}

總體來說，這段代碼的目的是展示如何在已經(jīng)手動鎖定互斥鎖的情況下，使用 std::unique_lock 結(jié)合 adopt_lock 來管理該互斥鎖，從而簡化鎖的管理并確保在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候自動解鎖。

總結(jié)

unique_lock的特點(diǎn)

• 靈活性：unique_lock提供了更多的控制選項(xiàng)，比如延遲鎖定、嘗試鎖定、遞歸鎖定、定時(shí)鎖定等。這使得開發(fā)者可以根據(jù)具體的業(yè)務(wù)邏輯來精確控制鎖的加鎖和解鎖時(shí)機(jī)。
• 可移動性：unique_lock是可移動的，可以拷貝、賦值或移動。這使得開發(fā)者可以在需要時(shí)輕松的將鎖的所有權(quán)從一個(gè)對象轉(zhuǎn)移到另一個(gè)對象。
• 手動控制：unique_lock支持手動解鎖，而lock_guard不支持。這提供了更大的靈活性，但也需要開發(fā)者自行管理鎖的加鎖和解鎖過程。

到此這篇關(guān)于C++多線程之unique_lock的使用詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ unique_lock內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！ 

最新評論