多核多线程消息队列传递指针存在可见性问题吗?
只传递指针,确实可能存在可见性问题。
但这正是现代C++并发编程模型巧妙和强大的地方。它通过组合使用内存模型、同步原语和所有权语义来系统地解决这个问题。让我们来彻底剖析一下。
问题的本质:两个层面的可见性
当你传递一个 std::unique_ptr 时,实际上涉及两个不同对象的可见性:
- 指针本身的可见性:即 std::unique_ptr 这个对象(它内部包含一个指向 BigData 的原始指针)。这个对象很小,通常在队列中直接拷贝/移动。
- 指针所指向数据的可见性:即堆上的那个巨大的 BigData 结构体。
你的担忧在于:即使消费者线程通过队列正确收到了 std::unique_ptr(即指针本身是可见的),它通过这个指针去访问 BigData 时,看到的可能还是旧数据,因为生产者线程对 BigData 的修改可能还缓存在生产者的CPU核心上,没有对消费者核心可见。
解决方案:建立正确的“Happens-Before”关系
可见性问题的解决,不在于你传递的是数据还是指针,而在于你是否在修改数据的线程和读取数据的线程之间建立了正确的同步关系,即“Happens-Before”关系。
在消息队列的模式下,这个关系是通过线程安全队列内部的同步机制来建立的。下面是其工作原理:
- 生产者线程:释放操作(Release Operation)
void