基于C++11的阻塞队列简单实现

转载请说明出处：http://blog.csdn.net/cywosp/article/details/9157379

     在多线程编程中阻塞队列(Blocking Queue)是一种常用于实现生产者和消费者模型的数据结构。其与普通的队列区别在于，当队列为空时，从队列获取元素的操作将会被阻塞，直到队列中被放入了元素；当队列满时，往队列里存放元素的操作也会被阻塞，直到有元素被从队列中取出(以上的操作都是基于不同的线程来说的，线程在对阻塞队列进程操作时会被阻塞)。下图展示如何通过阻塞队列来合作：

                             

接下来我们用C++11来实现一个简单的阻塞队列（没有容量限制的BlockingQueue）

template<typename T>  
class BlockingQueue  
{  
public:  
    BlockingQueue () : _mutex (), _condvar (), _queue ()  
    {  
  
    }  
  
    void Put (const T& task)  
    {  
        {  
            std::lock_guard<std::mutex> lock (_mutex);  
            _queue.push_back (task);  
        }  
        _condvar.notify_all ();  
    }  
  
    T Take ()  
    {  
        std::unique_lock<std::mutex> lock (_mutex);  
        _condvar.wait (lock, [this]{return !_queue.empty ();});  
        assert (!_queue.empty ());  
        T front (_queue.front ());  
        _queue.pop_front ();  
  
        return front;  
    }  
  
    size_t Size() const  
    {  
        std::lock_guard<std::mutex> lock (_mutex);  
        return _queue.size();  
    }  
  
private:  
    BlockingQueue (const BlockingQueue& rhs);  
    BlockingQueue& operator = (const BlockingQueue& rhs);  
  
private:  
    mutable std::mutex _mutex;  
    std::condition_variable _condvar;  
    std::list<T> _queue;  
};  

 

 

注：以上代码需要加入下列头文件

#include <condition_variable>

#include <list>

#include <assert.h>

编译时需要加入编译选项 -std=c++0x或者-std=c++11

简单测试程序如下：

将上述代码放到 BlockingQueue.hpp文件中

#include <iostream>  
#include <thread>  
#include <future>  
#include "BlockingQueue.hpp"  
  
int main (int argc, char* argv[])  
{  
    BlockingQueue<int> q;  
    auto t1 = std::async (std::launch::async, [&q] () {  
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {  
            q.Put (i);  
        }  
    });  
  
    auto t2 = std::async (std::launch::async, [&q] () {  
        while (q.Size ()) {  
            std::cout << q.Take () << std::endl;  
        }  
    });  
  
    auto t3 = std::async (std::launch::async, [&q] () {  
        while (q.Size ()) {  
            std::cout << q.Take () << std::endl;  
        }  
    });  
  
    t1.wait ();  
    t2.wait ();  
    t3.wait ();  
  
    return 0;  
}  

 

编译： g++ -o blockingqueue -std=c++11 main.cpp BlockingQueue.hpp -pthread

执行blockingqueue得如下结果：

10

 

23

4

5

6

7

8

9

本篇文章只是简单的实现了阻塞队列的插入函数与获取函数，在java中有线程的BlockingQueue容器可以直接使用，其提供了很多有用的函数（欲知请Google）。