C++11并发与多线程笔记（9） async、future、packaged_task、promise

1、std::async、std::future创建后台任务并返回值

std::async： 是一个函数模板，用来启动一个异步任务，启动起来一个异步任务之后，它返回一个std::future对象，这个对象是个类模板。

什么叫“启动一个异步任务”？就是自动创建一个线程，并开始执行对应的线程入口函数，它返回一个std::future对象，这个std::future对象中就含有线程入口函数所返回的结果，我们可以通过调用future对象的成员函数get()来获取结果。

“future”将来的意思，也有人称呼std::future提供了一种访问异步操作结果的机制，就是说这个结果你可能没办法马上拿到，但是在不久的将来，这个线程执行完毕的时候，你就能够拿到结果了，所以，大家这么理解：future中保存着一个值，这个值是在将来的某个时刻能够拿到。

std::future对象的get()成员函数会等待线程执行结束并返回结果，拿不到结果它就会一直等待，感觉有点像join()。但是，它是可以获取结果的。

std::future对象的wait()成员函数，用于等待线程返回，本身并不返回结果，这个效果和 std::thread 的join()更像。

#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;
class A {
public:int mythread(int mypar) {cout << mypar << endl;cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::chrono::milliseconds dura(5000);//定义一个5秒的时间std::this_thread::sleep_for(dura);//创建一个线程并开始执行，绑定关系cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;//卡在这里等待mythread()执行完毕，拿到结果return mypar;}
};int mythread() {cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::chrono::milliseconds dura(5000);//定义一个5秒的时间std::this_thread::sleep_for(dura);//创建一个线程并开始执行，绑定关系cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;//卡在这里等待mythread()执行完毕，拿到结果return 5;
}int main() {A a;int tmep = 12;cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::future<int> result1 = std::async(mythread);cout << "continue........" << endl;cout << result1.get() << endl; //卡在这里等待mythread()执行完毕，拿到结果，只能使用一次//类成员函数std::future<int> result2 = std::async(&A::mythread, &a, temp); //第二个参数是对象引用才能保证线程里执行的是同一个对象cout << result2.get() << endl;//或者result2.wait(); //等待线程返回，本身不返回结果cout << "good luck" << endl;return 0;
}

我们通过向std::async()传递一个参数，该参数是std::launch类型（枚举类型），来达到一些特殊的目的：

1. std::lunch::deferred：
   （defer推迟，延期）表示线程入口函数的调用会被延迟，一直到std::future的wait()或者get()函数被调用时（由主线程调用）才会执行；如果wait()或者get()没有被调用，则不会执行。
   重点：实际上根本就没有创建新线程。std::launch::deferred意思时延迟调用，并没有创建新线程，是在主线程中调用的线程入口函数。

#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;
class A {
public:int mythread(int mypar) {cout << mypar << endl;cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::chrono::milliseconds dura(5000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;return mypar;}
};int main() {A a;int temp = 12;cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;cout << "continue........" << endl;std::future<int> result1 = std::async(std::launch::deferred, &A::mythread, &a, temp);cout << result1.get() << endl;//或者result2.wait();cout << "I love China！" << endl;return 0;
}

2. std::launch::async，在调用async函数的时候就开始创建新线程，不添加标记，默认用的就是默认值是 std::launch::async | std::launch::deferred 标记。

int main() {A a;int temp = 12;cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;cout << "continue........" << endl;std::future<int> result1 = std::async(std::launch::async, &A::mythread, &a, temp);//使用std::launch::async标记cout << result1.get() << endl;//或者result2.wait();cout << "I love China！" << endl;return 0;
}

3. 同时使用std::launch::async和std::lunch::deferred标记，并不能在新线程中延迟调用。

2、std::packaged_task：打包任务，把任务包装起来

类模板，它的模板参数是各种可调用对象，通过packaged_task把各种可调用对象包装起来，方便将来作为线程入口函数来调用。

#include <thread>
#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;int mythread(int mypar) {cout << mypar << endl;cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::chrono::milliseconds dura(5000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;return 5;
}int main() {cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;//我们把函数mythread通过packaged_task包装起来//参数是一个int，返回值类型是int//方法1std::packaged_task<int(int)> mypt(mythread);std::thread t1(std::ref(mypt), 1);//线程开始执行t1.join();//等待线程执行完毕std::future<int> result = mypt.get_future(); //std::future对象里包含有线程入口函数的返回结果，这里result保存mythread返回的结果。cout << result.get() << endl;return 0;
}

可调用对象可由函数换成lambda表达式

int main() {//方法2,用lambda表达式std::packaged_task<int(int)> mypt([](int mypar）{cout << mypar << endl;cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::chrono::milliseconds dura(5000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;return 5;});std::thread t1(std::ref(mypt), 1);t1.join();std::future<int> result = mypt.get_future(); //std::future对象里包含有线程入口函数的返回结果，这里result保存mythread返回的结果。cout << result.get() << endl;cout << "I love China！" << endl;return 0;
}

packaged_task包装起来的可调用对象还可以直接调用，从这个角度来讲，packaged_task对象也是一个可调用对象
lambda的直接调用

int main() {//方法2,用lambda表达式std::packaged_task<int(int)> mypt([](int mypar）{cout << mypar << endl;cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::chrono::milliseconds dura(5000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;return 5;});//packaged_task包装起来的可调用对象还可以直接调用，所以从这个角度来讲，pakcaged_task对象，也是一个可调用对象;mypt(105);//直接调用，相当于函数调用std::future<int> result=mypt.get_future();cout<<result.get()<<endl; return 0;
}

包装后存放容器里

vector<std::packaged<int(int)>> mytasks;
int main() {//方法2,用lambda表达式std::packaged_task<int(int)> mypt([](int mypar）{cout << mypar << endl;cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::chrono::milliseconds dura(5000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;return 5;});mytasks.push_back(std::move(mypt));//入容器，进去用了移动语义，入进去之后mypt就为空std::packaged_task<int(int)>mypt2;auto iter=mytask.begin();mypt2=std::move(*iter);//移动语义mytasks.erase(iter);//删除第一个元素，迭代已经失效了，所以后续代码不可以再使用itermypt2(105);//直接调用，相当于函数调用std::future<int> result=mypt2.get_future();cout<<result.get()<<endl; return 0;
}

3、std::promise

类模板，我们能够在某个线程中给它赋值，然后我们可以在其他线程中，把这个值取出来

#include <thread>
#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;void mythread(std::promise<int> &tmpp, int clac) {//做一系列复杂的操作clac++;clac *=10;cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::chrono::milliseconds dura(5000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;int result = clac;//保存结果tmp.set_value(result); //结果保存到了tmp这个对象中return;
}int main() {std::promise<int> myprom;std::thread t1(mythread, std::ref(myprom), 180);t1.join(); //在这里线程已经执行完了std::future<int> fu1 = myprom.get_future(); //promise和future绑定，用于获取线程返回值auto result = fu1.get();//get只能调用1次cout << "result = " << result << endl;cout<<"I love China!"<<endl;
}

总结：通过promise保存一个值，在将来某个时刻我们通过把一个future绑定到这个promise上，来得到绑定的值

使用两个子进程

#include <thread>
#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;void mythread(std::promise<int> &tmpp, int clac) {//做一系列复杂的操作clac++;clac *=10;cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;std::chrono::milliseconds dura(5000);std::this_thread::sleep_for(dura);cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;int result = clac;//保存结果tmp.set_value(result); //结果保存到了tmp这个对象中return;
}void mythread2(std::future<int> &tmpf){auto result=tmpf.get();cout<<"mythread2.result"<<result<<endl;return;
}int main() {std::promise<int> myprom;std::thread t1(mythread, std::ref(myprom), 180);t1.join(); //在这里线程已经执行完了std::future<int> fu1 = myprom.get_future(); //promise和future绑定，用于获取线程返回值std::thread t2(mythread2,std::ref(ful));t2.join();//等mythread2线程执行完毕cout<<"I love China!"<<endl;
}

总结：第一个线程1(t1) 计算了一个结果，结果通过future对象给到第二个线程2(t2)。

注意：使用thread时，必须 join() 或者 detach() 否则程序会报异常

3、小结

我们学习这些东西的目的并不是，要把他们都用到实际开发中。
相反，如果我们能够用最少的东西写出一个稳定的，高效的多线程程序，更值得赞赏。
我们为了成长必须阅读一些高手写的代码，从而实现自己代码的积累；