thread：std::jthread::request_stop

引入

在 C++20 中，std::jthread 被引入为对传统 std::thread 的改进，旨在简化多线程编程的复杂性并提供更好的资源管理功能。std::jthread::request_stop 是该类的一个重要功能，它允许主线程或其他线程安全地请求另一个线程的停止。这种机制通过停止信号有效增强了线程的管理能力，使得线程可以在适当的时间以安全的方式被终止，提升了并发应用程序的可靠性和安全性。

1. 特性与函数介绍

1.1 特性

• 安全的停止机制：通过 request_stop()，开发者可以向线程发送停止请求，使得线程可以在合适的位置停下运行。
• 灵活性与可控性：这一机制使得线程管理更加灵活，允许开发者在运行时控制线程的执行状态。
• 与停止令牌集成：request_stop() 配合 stop_token 使用，能够实现更加直观的线程停止逻辑，确保执行在合适的时间点被优雅终止。

1.2 函数语法

std::jthread::request_stop 的基本语法如下：

#include <thread>

class jthread {
public:
    void request_stop() noexcept;  // 请求关联线程停止
};

• 无返回值：该函数没有返回情况，表示对线程停止请求的发起。

2. 完整示例代码

以下示例展示了如何使用 std::jthread::request_stop 来安全地请求线程停止：

#include <iostream>
#include <thread>
#include <chrono>

void workerFunction(std::stop_token stop_token) {
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        // 检查停止请求
        if (stop_token.stop_requested()) {
            std::cout << "Worker thread has been requested to stop early at iteration " << i << "." << std::endl;
            return; // 优雅地结束线程
        }

        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1)); // 模拟工作
        std::cout << "Worker thread is working: " << i << std::endl;
    }
    std::cout << "Worker thread completed all iterations." << std::endl;
}

int main() {
    std::jthread worker(workerFunction);  // 创建工作线程，传递停止令牌

    // 主线程等待3秒后请求停止
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(3));
    std::cout << "Requesting worker thread to stop..." << std::endl;
    worker.request_stop(); // 请求工作线程停止

    // 等待线程结束
    std::cout << "Main thread finishing." << std::endl;
    return 0; // worker 线程将优雅地停止
}

3. 代码解析

1. 引入头文件：

   • 包含 <thread> 以支持多线程功能，并使用 <chrono> 来实现时间延迟功能。

2. 定义工作函数：

   • workerFunction 是运行于工作线程的函数。它接收一个 std::stop_token，用来检查是否有停止请求。

3. 创建 std::jthread：

   • 在 main 函数中，创建一个 std::jthread 对象 worker，运行 workerFunction，同时附带该线程的停止令牌。

4. 请求停止：

   • 主线程在休眠3秒后，通过调用 request_stop() 向工作线程发出停止请求。工作线程会在下个循环中检测到停止请求，并优雅地打印消息后返回。

5. 主线程结束：

   • 随着 main 函数结束，所有线程资源都将被自动释放。此时，工作线程也会正确结束。

4. 适用场景分析

4.1 增强的响应能力

在需要快速响应用户输入的应用程序中，request_stop() 提供了一种机制来优雅地终止长时间运行的操作，从而提升应用响应能力。

4.2 任务协作与生命周期管理

开发者能够通过 request_stop() 来协调多个相互依赖的线程，确保在合适的时机停止某些后台任务。

4.3 错误恢复与异常处理

在复杂的异步任务中，可以使用 request_stop() 来实现主动中断以处理可能出现在计算过程中的异常，确保没有数据丢失或资源泄漏。

5. 总结

std::jthread::request_stop 是 C++20 中一项强大的工具，极大地增强了自主控制线程停止的能力，使得多线程编程中的重大资源风险大为减少。通过优雅的退出机制，request_stop() 使得线程的管理变得更加灵活、直观。掌握这一新特性，对于开发可靠的多线程应用程序至关重要。在现代 C++ 编程中，它将在并发控制和资源管理方面为开发者提供新思路与新方法。有效应用这些特性，可以构建出更加鲁棒、响应迅速的系统，提升用户体验。