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c++11多線程編程之std::async的介紹與實例

更新時間：2020年11月02日 10:51:37 作者：小麒麟666

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于c++11多線程編程之std::async的相關(guān)資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

本節(jié)討論下在C++11中怎樣使用std::async來執(zhí)行異步task。

C++11中引入了std::async

什么是std::async

std::async()是一個接受回調(diào)(函數(shù)或函數(shù)對象)作為參數(shù)的函數(shù)模板，并有可能異步執(zhí)行它們.

template<class Fn, class... Args>
future<typename result_of<Fn(Args...)>::type> async(launch policy, Fn&& fn, Args&&...args);

std::async返回一個 std::future<T>，它存儲由 std::async()執(zhí)行的函數(shù)對象返回的值。

函數(shù)期望的參數(shù)可以作為函數(shù)指針參數(shù)后面的參數(shù)傳遞給std::async()。

std::async中的第一個參數(shù)是啟動策略，它控制std::async的異步行為，我們可以用三種不同的啟動策略來創(chuàng)建std::async

·std::launch::async

保證異步行為，即傳遞函數(shù)將在單獨的線程中執(zhí)行

·std::launch::deferred

當(dāng)其他線程調(diào)用get()來訪問共享狀態(tài)時，將調(diào)用非異步行為

·std::launch::async | std::launch::deferred

默認(rèn)行為。有了這個啟動策略，它可以異步運行或不運行，這取決于系統(tǒng)的負(fù)載，但我們無法控制它。

如果我們不指定一個啟動策略，其行為將類似于std::launch::async | std::launch::deferred

本節(jié)我們將使用std::launch::async啟動策略

我們可以在std::async傳遞任何回調(diào)，如：

·函數(shù)指針

·函數(shù)對象

·lambda表達(dá)式

std::async的需求

假設(shè)我們必須從數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)里里獲取一些數(shù)據(jù)（字符串），然后需要合并字符串并打印。

在單線程中，我們這樣做：

#include <iostream>
#include <string>
#include <chrono>
#include <thread>
 
using namespace std::chrono;
 
std::string fetchDataFromDB(std::string recvData) {
 //確保函數(shù)要5秒才能執(zhí)行完成
 std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
 
 //處理創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接、獲取數(shù)據(jù)等事情
 return "DB_" + recvData;
}
 
std::string fetchDataFromFile(std::string recvData) {
 //確保函數(shù)要5秒才能執(zhí)行完成
 std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
 
 //處理獲取文件數(shù)據(jù)
 return "File_" + recvData;
}
 
int main() {
 //獲取開始時間
 system_clock::time_point start = system_clock::now();
 
 //從數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)
 std::string dbData = fetchDataFromDB("Data");
 
 //從文件獲取數(shù)據(jù)
 std::string fileData = fetchDataFromFile("Data");
 
 //獲取結(jié)束時間
 auto end = system_clock::now();
 
 auto diff = duration_cast<std::chrono::seconds>(end - start).count();
 std::cout << "Total Time taken= " << diff << "Seconds" << std::endl;
 
 //組裝數(shù)據(jù)
 std::string data = dbData + " :: " + fileData;
 
 //輸出組裝的數(shù)據(jù)
 std::cout << "Data = " << data << std::endl;
 
 return 0;
}

輸出：

Total Time Taken = 10 Seconds
Data = DB_Data :: File_Data

由于函數(shù) fetchDataFromDB() 和 fetchDataFromFile()各自在單獨的線程中運行5秒，所以，總共耗時10秒。

既然從數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)是獨立的并且都要耗時，那我們可以并行地運行他們。

一種方式是創(chuàng)建一個新的線程傳遞一個promise作為線程函數(shù)的參數(shù)，并在調(diào)用線程中從關(guān)聯(lián)的std::future對象獲取數(shù)據(jù)

另一種方式就是使用std::async

使用函數(shù)指針調(diào)用std::async作為回調(diào)

修改上面的代碼，并使用std::async異步調(diào)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

·自動創(chuàng)建一個線程(或從內(nèi)部線程池中挑選)和一個promise對象。

·然后將std::promise對象傳遞給線程函數(shù)，并返回相關(guān)的std::future對象

·當(dāng)我們傳遞參數(shù)的函數(shù)退出時，它的值將被設(shè)置在這個promise對象中，所以最終的返回值將在std::future對象中可用

現(xiàn)在改變上面的例子，使用std::async異步地從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)

#include <iostream>
#include <string>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <future>
 
using namespace std::chrono;
 
std::string fetchDataFromDB(std::string recvData) {
 //確保函數(shù)要5秒才能執(zhí)行完成
 std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
 
 //處理創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接、獲取數(shù)據(jù)等事情
 return "DB_" + recvData;
}
 
std::string fetchDataFromFile(std::string recvData) {
 //確保函數(shù)要5秒才能執(zhí)行完成
 std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
 
 //處理獲取文件數(shù)據(jù)
 return "File_" + recvData;
}
 
int main() {
 //獲取開始時間
 system_clock::time_point start = system_clock::now();
 
 std::future<std::string> resultFromDB = std::async(std::launch::async, fetchDataFromDB, "Data");
 
 //從文件獲取數(shù)據(jù)
 std::string fileData = fetchDataFromFile("Data");
 
 //從DB獲取數(shù)據(jù)
 //數(shù)據(jù)在future<std::string>對象中可獲取之前，將一直阻塞
 std::string dbData = resultFromDB.get();
 
 //獲取結(jié)束時間
 auto end = system_clock::now();
 
 auto diff = duration_cast<std::chrono::seconds>(end - start).count();
 std::cout << "Total Time taken= " << diff << "Seconds" << std::endl;
 
 //組裝數(shù)據(jù)
 std::string data = dbData + " :: " + fileData;
 
 //輸出組裝的數(shù)據(jù)
 std::cout << "Data = " << data << std::endl;
 
 return 0;
}

輸出：

Total Time taken= 5Seconds
Data = DB_Data :: File_Data

只使用了5秒

用Function對象作為回調(diào)調(diào)用std::async

/*
* Function Object
*/
struct DataFetcher {
 std::string operator ()(std::string recvdData) {
  //確保函數(shù)要5秒才能執(zhí)行完成
  std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
  //處理獲取文件數(shù)據(jù)
  return "File_" + recvdData;
 
 }
};
 
//用函數(shù)對象調(diào)用std::async
std::future<std::string> fileResult = std::async(DataFetcher(), "Data");

用lambda函數(shù)作為回調(diào)調(diào)用std::async

std::future<std::string> resultFromDB = std::async([](std::string recvdData) {
 
 std::this_thread::sleep_for(seconds(5));
 //處理創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接、獲取數(shù)據(jù)等事情
 return "DB_" + recvdData;
 
}, "Data");

總結(jié)

到此這篇關(guān)于c++11多線程編程之std::async的文章就介紹到這了,更多相關(guān)c++11多線程編程std::async內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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