C++ std::unique_lock 用法实例详解

unique_lock 对象以独占所有权的方式（ unique owership）管理 mutex 对象的上锁和解锁操作，所谓独占所有权，就是没有其他的 unique_lock 对象同时拥有某个 mutex 对象的所有权。 

在构造(或移动(move)赋值)时，unique_lock 对象需要传递一个 Mutex 对象作为它的参数，新创建的 unique_lock 对象负责传入的 Mutex 对象的上锁和解锁操作。

std::unique_lock 对象也能保证在其自身析构时它所管理的 Mutex 对象能够被正确地解锁（即使没有显式地调用 unlock 函数）。因此，和 lock_guard 一样，这也是一种简单而又安全的上锁和解锁方式，尤其是在程序抛出异常后先前已被上锁的Mutex 对象可以正确进行解锁操作，极大地简化了程序员编写与 Mutex 相关的异常处理代码

std::unique_lock 是 C++11 提供的一个用于管理互斥锁的类，它提供了更灵活的锁管理功能，适用于各种多线程场景。

1.创建 std::unique_lock 对象

std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex); // 创建 std::unique_lock 并关联互斥锁 mutex

你可以在构造函数中传入一个互斥锁（std::mutex 或其它互斥锁类型）来创建 std::unique_lock 对象，并且会在构造时获取互斥锁的所有权。此时，互斥锁被锁住，其他线程无法获得锁。

2.自动加锁和解锁

{
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex); // 自动加锁
    // 临界区代码
} // 自动解锁

使用 std::unique_lock 创建的对象，当其生命周期结束时（通常是在大括号的作用域结束时），会自动解锁互斥锁，以确保互斥锁在不再需要时被释放。

3.延迟加锁与手动加解锁

std::unique_lock 还支持在初始化时不立即加锁，而是在需要时延迟加锁。这种特性对于一些多线程场景非常有用，允许你在获得锁之前执行一些非临界区的操作，从而减少锁的持有时间。

创建 std::unique_lock 对象时，传入互斥锁但不加锁：

std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex, std::defer_lock);

在需要时手动加锁：

lock.lock();   // 手动加锁
// 临界区代码
lock.unlock(); // 手动解锁

你可以使用 lock() 手动加锁互斥锁，然后在互斥锁保护的临界区内执行代码，最后使用 unlock() 手动解锁互斥锁。这种方式可以让你更灵活地控制锁的生命周期。

4.尝试加锁

std::unique_lock 还提供了 try_lock() 方法，用于尝试加锁，如果锁不可用，则返回 false，如果锁成功获取，则返回 true。

std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex, std::defer_lock);
if (lock.try_lock()) {
    // 锁成功获取，执行临界区代码
    lock.unlock();
} else {
    // 锁不可用，执行其他逻辑
}

5.条件变量的配合使用

std::unique_lock 经常与条件变量（std::condition_variable）一起使用，以实现线程的等待和通知机制。当条件不满足时，std::unique_lock 可以释放锁并等待条件的发生，一旦条件满足，它可以重新获取锁并继续执行。

std::unique_lock<std::mutex> lock(mutex);
while (!condition) {
    conditionVariable.wait(lock); // 等待条件满足并释放锁
}
// 条件满足，重新获取锁并继续执行

6.小结

std::unique_lock 提供了对互斥锁更高级别的控制和灵活性，使得多线程编程更加安全和容易。在多数情况下，推荐使用 std::unique_lock 而不是直接操作互斥锁，因为它能够自动管理锁的生命周期，减少了出错的机会。

参考文献

std::unique_lock - mutex

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