`condition_variable.notify_one()` を呼び出す前にロックを取得する必要がありますか?

条件を通知する前にロックを取得する謎を解く

条件変数の使用は、マルチスレッド環境での同期の基本的な側面です。よくある質問の 1 つは、condition_variable.notify_one() を呼び出す前にロックを取得する必要があるかどうかです。

notify_one() の前にロックを取得

技術的には、 condition_variable.notify_one() を呼び出す前のロックは必須ではありません。ただし、特定のシナリオでは推奨される方法と考えられます。

ロックの利点

通知する前にロックすると、通知とロック解除の間の競合状態を防ぐことができます。たとえば、通知スレッドがnotify_one()を呼び出した直後にロックを解放した場合、通知スレッドが共有リソースを更新する前に、通知スレッドがロックを取得して共有リソースにアクセスする可能性があります。この競合状態を回避するには、共有リソースが更新されるまでロックを保持することをお勧めします。

ロックすべきでない場合

次のような場合にはロックは不要です。通知スレッドは共有リソースを変更していません。たとえば、notify_one() 呼び出しがデータを変更せずに待機中のスレッドをウェイクアップすることだけを目的としている場合、ロックは冗長になります。

述語待機の例外

例外cv.wait(lk, []{return i == 1;}) などの述語ベースの待機呼び出しを使用する場合は、notify_one() が発生する前にロックするという一般的なルールに準拠します。このような場合、notify_one() の前にロックを取得することは冗長です。待機中のスレッドが実行を再開する前に、述語自体が待機条件を満たしていることを保証するためです。

分析例

この例では、通知スレッドが共有リソースを更新していないため、最初のnotify_one()呼び出しはロックされていません。ただし、後続のnotify_one()呼び出しは、共有リソースが変更される(iが1に設定される)ループ内にあるため、ロックされます。

結論

かどうかcondition_variable.notify_one() の前にロックを取得しないかどうかは、特定の同期要件によって異なります。ほとんどの場合、ロックはデータ変更中の競合状態を防ぐのに役立ちます。ただし、notify_one() 呼び出しが、共有リソースを変更せずに待機中のスレッドをウェイクアップすることだけを目的としている場合、または述語ベースの待機呼び出しを使用する場合には不要です。

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