1、为何要引入条件变量?

例子

在一条生产线上有一个仓库，当生产者生产时需要锁住仓库独占，而消费者去产品时也需要锁住仓库独占。
如果，生产者发现仓库满了，那么他就不能生产了，编程了阻塞状态。但是此时生产者独占仓库，消费者又无法进入仓库消耗产品，这样就造成了一个僵死的状态。
我们需要一种机制，当互斥量被锁住以后发现当前线程还是无法完成自己的操作，那么它应该释放互斥量，让其他线程哦工作。

可以采用轮询的方式，不停的查询你需要的条件。
让系统来帮你查询条件，使用条件变量。

2、不使用条件变量

demo

#include<iostream>
#include <thread>
#include<mutex>
#include<deque>
#include<chrono>

using namespace std;

mutex mtx;
deque<int> q;

//线程A,producer
void task1()
{
    int i = 0;
    while(true)
    {
        unique_lock<mutex> lock(mtx);
        if (q.size() < 1000)
        {
            if (i < 999)
            {
                q.push_back(i);
                i++;
            }
            else
            {
                i = 0;
            }
        }
        else
        {
            // std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));;
        }
    }
}

//线程B,consumer
void task2()
{
    int da = 0;
    while (true)
    {
        unique_lock<mutex> lock(mtx);
        if (!q.empty())
        {
            da = q.front();
            q.pop_front();
            cout << "get value from que:" << da << endl;
            cout << "que.size:" << q.size()<<endl;
        }
    }
}

int main()
{
    cout << "que.size:" << q.size() << endl;
    thread t2(task2);
    thread t1(task1);
 
    t1.join();
    t2.join();
}

3、使用条件变量

3.1、互斥锁有什么问题？

尝试获取锁的人会一直等待，浪费cpu资源。（功耗和性能浪费）

3.2、条件变量

提供睡眠/唤醒机制，避免无意义的等待。
条件变量是允许多个线程相互交流的同步原语。它允许一定量的线程等待（可以定时）另一线程的提醒，然后再继续。条件变量始终关联到一个互斥。
定义于头文件 <condition_variable>

3.3、条件变量成员函数

通知

通知成员函数	解释
notify_one	通知一个等待的线程(公开成员函数)
notify_all	通知所有等待的线程(公开成员函数)

等待

等待成员函数	解释
wait	阻塞当前线程，直到条件变量被唤醒(公开成员函数)
wait_for	阻塞当前线程，直到条件变量被唤醒，或到指定时限时长后(公开成员函数)
wait_until	阻塞当前线程，直到条件变量被唤醒，或直到抵达指定时间点(公开成员函数)

简单说下，如果是新人，简单理解wait和notify_one两个函数就行了，基本就明白了条件变量的原理，如下面的demo，wait就是等待notify的通知后再执行

3.4、demo

#include<iostream>
#include <thread>
#include<mutex>
#include<deque>
#include<chrono>
#include<condition_variable>

using namespace std;

mutex mtx;
deque<int> q;
condition_variable cv;

//线程A,producer
void task1()
{
    int i = 0;
    while(true)
    {
        unique_lock<mutex> lock(mtx);
        if (q.size() < 1000)
        {
            if (i < 99)
            {
                q.push_back(i);
                cv.notify_one();//cv.notify_all();
                i++;
            }
            else
            {
                i = 0;
            }
        }
        else
        {
            cv.notify_one();
            //std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));;
        }
    }
}

//线程B,consumer
void task2()
{
    int da = 0;
    while (true)
    {
        unique_lock<mutex> lock(mtx);
        if (q.empty())//如果有多个消费者，此处应该为while(q.empty())
        {
            cv.wait(lock);
        }
        da = q.front();
        q.pop_front();
        cout << "get value from que:" << da << endl;
        cout << "que.size:" << q.size() << endl;
    }
}

int main()
{
    cout << "que.size:" << q.size() << endl;
    thread t2(task2);
    thread t1(task1);
 
    t1.join();
    t2.join();
}

3.4、总结

使用条件变量的意义在于，消费者在没有可消费的产品时，采用休眠，而非无意义的空转，浪费cpu的计算资源。