做企业网站设计方案百度浏览器手机版
互斥量（mutex）和条件变量（condition_variable）在多线程编程中通常是配合使用的，它们解决的是不同层面的问题。简单来说：
-
互斥量（
mutex） 用于 互斥访问 共享资源，保证同一时间只有一个线程可以访问临界区，防止数据竞争。 -
条件变量（
condition_variable） 解决的是 线程同步 的问题，允许线程在特定条件满足前进入等待状态，并在条件满足时被通知唤醒。
为啥有了互斥量还需要 condition_variable？
互斥量本身只能防止多个线程同时访问共享资源，但不能用于线程间的等待和通知机制。如果线程需要等待某个条件成立才能继续执行，仅靠互斥量会导致忙等待（不断轮询检查条件），这样会浪费 CPU 资源。而 condition_variable 可以让线程高效等待，避免资源浪费。
具体场景：
1. 没有 condition_variable 的情况（忙等待）
std::mutex mtx;
bool ready = false; // 共享资源的状态void worker() {while (true) {mtx.lock();if (ready) {std::cout << "Processing data..." << std::endl;mtx.unlock();break;}mtx.unlock();std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 轮询等待}
}
这里，worker 线程必须不断轮询 ready 变量是否变为 true，即使 ready 很长时间都不变，线程仍然会定期尝试获取互斥锁，导致 CPU 资源浪费。
2. 使用 condition_variable（高效等待）
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool ready = false;void worker() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);cv.wait(lock, [] { return ready; }); // 线程会在这里等待，直到 ready 变为 truestd::cout << "Processing data..." << std::endl;
}void producer() {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2)); // 模拟数据准备时间std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);ready = true;cv.notify_one(); // 唤醒等待的线程
}
在这个版本中，worker 线程会在 cv.wait() 处 阻塞，直到 producer 线程调用 cv.notify_one()，线程才会被唤醒并继续执行。这种方式避免了 CPU 资源的浪费，提升了效率。
总结：
- 互斥量 只负责保护数据的访问，不能用来通知其他线程状态的变化。
condition_variable让线程可以高效等待某个条件，避免忙等待带来的性能浪费。- 它们通常配合使用，
condition_variable依赖mutex来保护共享数据的状态。
因此，即使有了互斥量，在需要线程同步的场景下，我们仍然需要 condition_variable 来高效地协调线程的执行顺序。
想象一个餐厅点餐的场景，我们用它来类比 mutex 和 condition_variable 的作用。
场景描述
在一个餐厅里：
- 顾客点餐后需要等待厨师做好饭。
- 厨师在顾客点餐之前是不会做饭的。
- 顾客不能频繁去后厨查看饭是不是好了，否则会很麻烦。
- 当饭做好后，厨师会通知顾客来取饭。
不用 condition_variable，仅用 mutex（忙等待的情况）
如果没有 condition_variable，顾客会不断去后厨查看饭是否好了：
std::mutex mtx;
bool food_ready = false; // 饭是否做好void customer() {while (true) { mtx.lock();if (food_ready) {std::cout << "顾客：拿到饭，开始吃！" << std::endl;mtx.unlock();break;}mtx.unlock();std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100)); // 轮询等待std::cout << "顾客：饭好了没？" << std::endl;}
}void chef() {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3)); // 模拟做饭时间mtx.lock();food_ready = true;std::cout << "厨师：饭做好了！" << std::endl;mtx.unlock();
}
问题：
- 顾客不停地轮询后厨（忙等待），就像线程不断检查共享变量
food_ready，浪费 CPU 资源。 - 这个过程即使饭还没好，顾客仍然会每隔一段时间就去“打扰”后厨（检查
food_ready变量）。
使用 condition_variable（高效等待）
如果用 condition_variable，顾客可以安心等厨师通知，而不是不停地去检查。
std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
bool food_ready = false;void customer() {std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);cv.wait(lock, [] { return food_ready; }); // 等待厨师通知std::cout << "顾客：拿到饭，开始吃！" << std::endl;
}void chef() {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3)); // 模拟做饭时间std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);food_ready = true;std::cout << "厨师：饭做好了！" << std::endl;cv.notify_one(); // 通知顾客饭已经好了
}
改进点：
- 顾客不用一直去问饭好了没，而是安心等待，一旦厨师通知，顾客才去取饭。
- 这个机制避免了不必要的 CPU 轮询，就像
cv.wait()让线程休眠，直到cv.notify_one()叫醒它。
总结
| 方式 | 现实类比 | 编程效果 |
|---|---|---|
只用 mutex | 顾客不停地去厨房问“饭好了没？” | 线程不断检查变量（忙等待，浪费 CPU） |
condition_variable + mutex | 顾客坐着等，厨师做好饭后叫他来取 | 线程高效等待，不浪费资源 |
所以，互斥量（mutex）解决数据竞争问题，而 condition_variable 解决高效等待和线程同步的问题，它们是互补的！