项目1:队列的讲解(下)：C++多线程队列使用

一.多线程队列的框图：

该图展示了典型的多线程队列操作流程。系统需要创建两个独立线程：一个负责入队操作，另一个负责出队操作。入队线程通过调用push API将数据添加到队列尾部，并在每次插入操作后通过pthread_cond_broadcast发出唤醒信号。与此同时，出队线程处于等待状态(pthread_cond_wait)，一旦收到入队线程的唤醒通知，便会立即执行数据出队操作。

二.Linux多线程的基本API：

2.1. pthread_mutex_lock：

int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *mutex);

第一个传入参数：pthread_mutex_t结构体指针

功能：这个是互斥锁加锁功能，就是每次线程调用的时候都会把锁加上，使其保证访问数据的原子性，直到解锁为止。

2.2. pthread_mutex_unlock: 

int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);

第一个传入参数：pthread_mutex_t结构体指针

功能：这个是互斥锁解锁功能，就是每次线程访问完资源的时候都会把锁解锁。

2.3. pthread_cond_broadcast：

int pthread_cond_broadcast(pthread_cond_t *cond);

传入参数：pthread_cond_t的结构体指针

功能：唤醒所有正在pthread_cond_wait(线程等待)的线程

2.4. pthread_cond_wait: 

int pthread_cond_wait (pthread_cond_t *__restrict __cond , pthread_mutex_t *__restrict __mutex)

第一个参数：pthread_cond_t的结构体指针

第二个参数：pthread_mutex_t结构体指针

功能：线程等待并挂起，若被唤醒了，则直接跳出挂起状态。

三.推流项目中视频队列的实现：

#include "ffmpeg_video_queue.h"//VIDEO队列的构造器，包含mutex的初始化和条件变量初始化
VIDEO_QUEUE::VIDEO_QUEUE()
{pthread_mutex_init(&videoMutex, NULL);//mutex的初始化pthread_cond_init(&videoCond, NULL);//条件变量初始化
}//VIDEO队列的析构函数，锁的销毁和条件变量的销毁
VIDEO_QUEUE ::~VIDEO_QUEUE()
{pthread_mutex_destroy(&videoMutex);//锁的销毁pthread_cond_destroy(&videoCond);//条件变量的销毁
}//VIDEO_QUEUE的插入视频队列操作
int VIDEO_QUEUE::putVideoPacketQueue(video_data_packet_t *video_packet)
{pthread_mutex_lock(&videoMutex); //上视频锁video_packet_queue.push(video_packet);//向视频队列插入video_data_packet_t包pthread_cond_broadcast(&videoCond);//唤醒视频队列pthread_mutex_unlock(&videoMutex);//解视频锁return 0;
}//VIDEO_QUEUE取出视频包
video_data_packet_t *VIDEO_QUEUE::getVideoPacketQueue()
{pthread_mutex_lock(&videoMutex);//上视频锁while (video_packet_queue.size() == 0){pthread_cond_wait(&videoCond, &videoMutex);  //当视频队列没有数据的时候，等待被唤醒}video_data_packet_t *item = video_packet_queue.front();//把视频数据包移到最前面video_packet_queue.pop();//pop取出视频数据并删除pthread_mutex_unlock(&videoMutex);//解视频锁return item;
}//VIDEO_QUEUE视频队列长度
int VIDEO_QUEUE::getVideoQueueSize()
{unsigned int count = 0;pthread_mutex_lock(&videoMutex);//上视频锁count = video_packet_queue.size();//获取视频队列长度pthread_mutex_unlock(&videoMutex);//解视频锁return count;
}

该示意图展示了视频队列的实现流程。VIDEO_QUEUE类封装了三个核心方法：putVideoPacketQueue用于添加视频队列数据，getVideoPacketQueue用于获取队列数据，getVideoQueueSize则用于查询当前队列长度。

3.1. VIDEO_QUEUE构造器：

这里创建一个VIDEO_QUEUE的C++的构造器，C++构造器主要初始化了线程的量。包括：线程锁的初始化(pthread_mutex_init)、线程条件变量的初始化(pthread_cond_init)。

3.2.putVideoPacketQueue的讲解：

//VIDEO_QUEUE的插入视频队列操作
int VIDEO_QUEUE::putVideoPacketQueue(video_data_packet_t *video_packet)
{pthread_mutex_lock(&videoMutex); //上视频锁video_packet_queue.push(video_packet);//向视频队列插入video_data_packet_t包pthread_cond_broadcast(&videoCond);//唤醒视频队列pthread_mutex_unlock(&videoMutex);//解视频锁return 0;
}

putVideoPacketQueue主要用于处理video_data_packet_t的入队操作。具体流程如下：

1. 首先通过pthread_mutex_lock获取互斥锁；
2. 执行入队操作video_packet_queue.push(video_packet)；
3. 入队完成后，通过pthread_cond_broadcast通知出队线程处理数据；
4. 最后调用pthread_mutex_unlock释放锁。

之前相关联系代码截图

3.3. getVideoPacketQueue的讲解：

//VIDEO_QUEUE取出视频包
video_data_packet_t *VIDEO_QUEUE::getVideoPacketQueue()
{pthread_mutex_lock(&videoMutex);//上视频锁while (video_packet_queue.size() == 0){pthread_cond_wait(&videoCond, &videoMutex);  //当视频队列没有数据的时候，等待被唤醒}video_data_packet_t *item = video_packet_queue.front();//把视频数据包移到最前面video_packet_queue.pop();//pop取出视频数据并删除pthread_mutex_unlock(&videoMutex);//解视频锁return item;
}

getVideoPacketQueue 主要负责处理 video_data_packet_t 的入队操作，具体流程如下：

1. 首先通过 pthread_mutex_lock 进行加锁操作
2. 检查视频队列是否为空（video_packet_queue.size()==0）
   • 如果队列为空，则调用 pthread_cond_wait 等待线程被唤醒
   • 如果队列不为空且线程已被唤醒，则执行数据出队操作
3. 数据出队分为两个步骤：
   • 使用 video_packet_queue.front() 获取队列首部数据
   • 调用 video_packet_queue.pop() 移除队列首部数据

之前相关联系代码截图