c++11多线程编程之std::async的介绍与实例
本节讨论下在C++11中怎样使用std::async来执行异步task。
C++11中引入了std::async
什么是std::async
std::async()是一个接受回调(函数或函数对象)作为参数的函数模板，并有可能异步执行它们.
template<class Fn, class... Args> future<typename result_of<Fn(Args...)>::type> async(launch policy, Fn&& fn, Args&&...args);
std::async返回一个 std::future<T>，它存储由 std::async()执行的函数对象返回的值。
函数期望的参数可以作为函数指针参数后面的参数传递给std::async()。
std::async中的第一个参数是启动策略，它控制std::async的异步行为，我们可以用三种不同的启动策略来创建std::async
?std::launch::async
保证异步行为，即传递函数将在单独的线程中执行
?std::launch::deferred
当其他线程调用get()来访问共享状态时，将调用非异步行为
?std::launch::async | std::launch::deferred
默认行为。有了这个启动策略，它可以异步运行或不运行，这取决于系统的负载，但我们无法控制它。
如果我们不指定一个启动策略，其行为将类似于std::launch::async | std::launch::deferred
本节我们将使用std::launch::async启动策略
我们可以在std::async传递任何回调，如：
?函数指针
?函数对象
?lambda表达式
std::async的需求
假设我们必须从数据库和文件系统里里获取一些数据（字符串），然后需要合并字符串并打印。
在单线程中，我们这样做：
#include <iostream>
#include <string>
#include <chrono>
#include <thread>
using namespace std::chrono;
std::string fetchDataFromDB(std::string recvData) {
//确保函数要5秒才能执行完成
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//处理创建数据库连接、获取数据等事情
return "DB_" + recvData;
}
std::string fetchDataFromFile(std::string recvData) {
//确保函数要5秒才能执行完成
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//处理获取文件数据
return "File_" + recvData;
}
int main() {
//获取开始时间
system_clock::time_point start = system_clock::now();
//从数据库获取数据
std::string dbData = fetchDataFromDB("Data");
//从文件获取数据
std::string fileData = fetchDataFromFile("Data");
//获取结束时间
auto end = system_clock::now();
auto diff = duration_cast<std::chrono::seconds>(end - start).count();
std::cout << "Total Time taken= " << diff << "Seconds" << std::endl;
//组装数据
std::string data = dbData + " :: " + fileData;
//输出组装的数据
std::cout << "Data = " << data << std::endl;
return 0;
}
输出：
Total Time Taken = 10 Seconds
Data = DB_Data :: File_Data
由于函数 fetchDataFromDB() 和 fetchDataFromFile()各自在单独的线程中运行5秒，所以，总共耗时10秒。
既然从数据库和文件系统中获取数据是独立的并且都要耗时，那我们可以并行地运行他们。
一种方式是创建一个新的线程传递一个promise作为线程函数的参数，并在调用线程中从关联的std::future对象获取数据
另一种方式就是使用std::async
使用函数指针调用std::async作为回调
修改上面的代码，并使用std::async异步调用fetchDataFromDB()
std::future<std::string>resultFromDB = std::async(std::launch::async, fetchDataFromDB, "Data"); std::string dbData = resultDromDB.get()
std::async()做如下的事情
?自动创建一个线程(或从内部线程池中挑选)和一个promise对象。
?然后将std::promise对象传递给线程函数，并返回相关的std::future对象
?当我们传递参数的函数退出时，它的值将被设置在这个promise对象中，所以最终的返回值将在std::future对象中可用
现在改变上面的例子，使用std::async异步地从数据库中获取数据
#include <iostream>
#include <string>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <future>
using namespace std::chrono;
std::string fetchDataFromDB(std::string recvData) {
//确保函数要5秒才能执行完成
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//处理创建数据库连接、获取数据等事情
return "DB_" + recvData;
}
std::string fetchDataFromFile(std::string recvData) {
//确保函数要5秒才能执行完成
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//处理获取文件数据
return "File_" + recvData;
}
int main() {
//获取开始时间
system_clock::time_point start = system_clock::now();
std::future<std::string> resultFromDB = std::async(std::launch::async, fetchDataFromDB, "Data");
//从文件获取数据
std::string fileData = fetchDataFromFile("Data");
//从DB获取数据
//数据在future<std::string>对象中可获取之前，将一直阻塞
std::string dbData = resultFromDB.get();
//获取结束时间
auto end = system_clock::now();
auto diff = duration_cast<std::chrono::seconds>(end - start).count();
std::cout << "Total Time taken= " << diff << "Seconds" << std::endl;
//组装数据
std::string data = dbData + " :: " + fileData;
//输出组装的数据
std::cout << "Data = " << data << std::endl;
return 0;
}
输出：
Total Time taken= 5Seconds
Data = DB_Data :: File_Data
只使用了5秒
用Function对象作为回调调用std::async
/*
* Function Object
*/
struct DataFetcher {
std::string operator ()(std::string recvdData) {
//确保函数要5秒才能执行完成
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//处理获取文件数据
return "File_" + recvdData;
}
};
//用函数对象调用std::async
std::future<std::string> fileResult = std::async(DataFetcher(), "Data");
用lambda函数作为回调调用std::async
std::future<std::string> resultFromDB = std::async([](std::string recvdData) {
std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
//处理创建数据库连接、获取数据等事情
return "DB_" + recvdData;
}, "Data");
总结
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