c++11多线程编程(九):std::async介绍与实例

2017-12-27 11:35:00来源:CSDN作者:lijinqi1987人点击

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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 SecondsData = 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= 5SecondsData = 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::asyncstd::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"); 


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