29_SDL 多线程与锁机制

一、简介

为什么要用多线程？在音视频领域主要是实现音视频同步。实现了音视频同步，我们的播放器就基本上合格了。
多线程的好处主要是能使程序更加充分利用硬件（主要是CPU）的性能。但是也存在相应的隐患，如果多线程管理不好，会出现协调问题。

这里我们将讲解一下SDL的多线程与锁机制。

引进的机制：线程的互斥与同步

• 互斥：同一个资源在一定时间内只能由一个方法访问。
• 同步：一个方法完成后的内容需要同步到其他的方法，在由其他方法操作完成后的内容。
• 锁与信号量
• 锁用于完成互斥；信号量用于同步。
• 锁的种类：读写锁、自旋锁、可重入锁。

SDL线程创建：SDL_CreateThread　

SDL线程等待：SDL_WaitThead

SDL互斥锁：SDL_CreateMutex / SDL_DestroyMutex

SDL锁定互斥：SDL_LockMutex / SDL_UnlockMutex

SDL 条件变量（信号量）：SDL_CreateCond / SDL_DestoryCond

SDL 条件变量（信号量）等待 / 通知 ：SDL_CondWait / SDL_CondSingal

二、代码实现：

我们通过SDL的锁机制实现生产者和消费者

2.1、声明

//mainwindow.h

Ui::MainWindow *ui;
/** 互斥锁*/
SDL_mutex *_mutex = nullptr;
/** 条件变量：消费者等待，生产者唤醒 */
SDL_cond *_cond = nullptr;

std::list<QString> *_list = nullptr;
int _index = 0;

void consume(QString name);
void produce(QString name);

2.2、创建锁、消费者

//mainwindow.cpp

// 创建互斥锁
 _mutex = SDL_CreateMutex();
// 创建条件变量
_cond = SDL_CreateCond();

// 创建链表
_list = new std::list<QString>();

// 创建消费者
consume("消费者1");
consume("消费者2");
consume("消费者3");
consume("消费者4");

2.3、销毁

MainWindow::~MainWindow(){
    delete ui;
    delete _list;
    SDL_DestroyMutex(_mutex);
    SDL_DestroyCond(_cond);
}

2.4、实现生产者逻辑

void MainWindow::produce(QString name){
    std::thread([this,name](){
        SDL_LockMutex(_mutex);

        qDebug() << name << "开始生产";

        _list->push_back(QString("%1").arg(++_index));
        _list->push_back(QString("%1").arg(++_index));
        _list->push_back(QString("%1").arg(++_index));

        // 唤醒消费者：赶紧开始消费
        SDL_CondSignal(_cond);

        SDL_UnlockMutex(_mutex);
    }).detach();
}

2.5、实现销毁者逻辑

void MainWindow::consume(QString name){
    std::thread([this,name](){
        SDL_LockMutex(_mutex);
        while (true) {
            qDebug() << name << "开始消费";
            while (!_list->empty()) {
                qDebug() << _list->front();
                // 删除头部
                _list->pop_front();
                // 睡眠500ms
                std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(500));
            }
            /**
             * 1.释放互斥锁
             * 2.等待条件_cond
             * 3.等到了条件_cond、加锁
             */
            SDL_CondWait(_cond,_mutex);
        }
        SDL_UnlockMutex(_mutex);
    }).detach();
}

2.6、创建生产者

void MainWindow::on_produceBtn_clicked(){
    // 创建生产者
    produce("生产者1");
    produce("生产者2");
    produce("生产者3");
}

三、分装SDL锁机制

我们可以将SDL的锁机制的api进行二度分装，以便后面的音视频使用

condmutex.h

#ifndef CONDMUTEX_H
#define CONDMUTEX_H

#include <SDL2/SDL.h>


class CondMutex {
public:
    CondMutex();
    ~CondMutex();

    void lock();
    void unlock();
    void signal();
    void broadcast();
    void wait();

private:
    /** 互斥锁 */
    SDL_mutex *_mutex = nullptr;
    /** 条件变量 */
    SDL_cond *_cond = nullptr;
};

#endif // CONDMUTEX_H

condmutex.cpp

#include "condmutex.h"

CondMutex::CondMutex(){
    // 创建互斥锁
    _mutex = SDL_CreateMutex();
    // 创建条件变量
    _cond = SDL_CreateCond();
}

CondMutex::~CondMutex(){
    SDL_DestroyMutex(_mutex);
    SDL_DestroyCond(_cond);
}

void CondMutex::lock(){
    SDL_LockMutex(_mutex);
}

void CondMutex::unlock(){
    SDL_UnlockMutex(_mutex);
}

void CondMutex::signal(){
    SDL_CondSignal(_cond);
}

void CondMutex::broadcast(){
    SDL_CondBroadcast(_cond);
}

void CondMutex::wait(){
    SDL_CondWait(_cond,_mutex);
}

代码链接1
代码链接2