LeetCode-1188. 设计有限阻塞队列

实现一个拥有如下方法的线程安全有限阻塞队列：

BoundedBlockingQueue(int capacity) 构造方法初始化队列，其中capacity代表队列长度上限。
void enqueue(int element) 在队首增加一个element. 如果队列满，调用线程被阻塞直到队列非满。
int dequeue() 返回队尾元素并从队列中将其删除. 如果队列为空，调用线程被阻塞直到队列非空。
int size() 返回当前队列元素个数。
你的实现将会被多线程同时访问进行测试。每一个线程要么是一个只调用enqueue方法的生产者线程，要么是一个只调用dequeue方法的消费者线程。size方法将会在每一个测试用例之后进行调用。

请不要使用内置的有限阻塞队列实现，否则面试将不会通过。

示例 1:

输入:
1
1
["BoundedBlockingQueue","enqueue","dequeue","dequeue","enqueue","enqueue","enqueue","enqueue","dequeue"]
[[2],[1],[],[],[0],[2],[3],[4],[]]

输出:
[1,0,2,2]

解释:
生产者线程数目 = 1
消费者线程数目 = 1

BoundedBlockingQueue queue = new BoundedBlockingQueue(2);   // 使用capacity = 2初始化队列。

queue.enqueue(1);   // 生产者线程将 1 插入队列。
queue.dequeue();    // 消费者线程调用 dequeue 并返回 1 。
queue.dequeue();    // 由于队列为空，消费者线程被阻塞。
queue.enqueue(0);   // 生产者线程将 0 插入队列。消费者线程被解除阻塞同时将 0 弹出队列并返回。
queue.enqueue(2);   // 生产者线程将 2 插入队列。
queue.enqueue(3);   // 生产者线程将 3 插入队列。
queue.enqueue(4);   // 生产者线程由于队列长度已达到上限 2 而被阻塞。
queue.dequeue();    // 消费者线程将 2 从队列弹出并返回。生产者线程解除阻塞同时将4插入队列。
queue.size();       // 队列中还有 2 个元素。size()方法在每组测试用例最后调用。
 

示例 2:

输入:
3
4
["BoundedBlockingQueue","enqueue","enqueue","enqueue","dequeue","dequeue","dequeue","enqueue"]
[[3],[1],[0],[2],[],[],[],[3]]

输出:
[1,0,2,1]

解释:
生产者线程数目 = 3
消费者线程数目 = 4

BoundedBlockingQueue queue = new BoundedBlockingQueue(3);   // 使用capacity = 3初始化队列。

queue.enqueue(1);   // 生产者线程 P1 将 1 插入队列。
queue.enqueue(0);   // 生产者线程 P2 将 0 插入队列。
queue.enqueue(2);   // 生产者线程 P3 将2插入队列。
queue.dequeue();    // 消费者线程 C1 调用 dequeue。
queue.dequeue();    // 消费者线程 C2 调用 dequeue。
queue.dequeue();    // 消费者线程 C3 调用 dequeue。
queue.enqueue(3);   // 其中一个生产者线程将3插入队列。
queue.size();       // 队列中还有 1 个元素。

由于生产者/消费者线程的数目可能大于 1 ，我们并不知道线程如何被操作系统调度，即使输入看上去隐含了顺序。因此任意一种输出[1,0,2]或[1,2,0]或[0,1,2]或[0,2,1]或[2,0,1]或[2,1,0]都可被接受。
 

提示:

1 <= Number of Prdoucers <= 8
1 <= Number of Consumers <= 8
1 <= size <= 30
0 <= element <= 20
 enqueue的调用次数 大于等于  dequeue 的调用次数。
 enque, deque 和 size 最多被调用 40 次

#include <iostream>
#include <queue>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
using namespace std;
class BoundedBlockingQueue {
public:
    BoundedBlockingQueue(int capacity) {
        cap = capacity;
    }

    void enqueue(int element) {
        std::unique_lock<mutex> uq(mtx);

        /* 队列已满，等待 */
        cv.wait(uq, [=]() {
            return (m_q.size() < cap);
            });

        m_q.push(element);
        cv.notify_one();
    }

    int dequeue() {
        std::unique_lock<mutex> uq(mtx);

        /* 队列为空，等待 */
        cv.wait(uq, [=]() {
            return (!m_q.empty());
            });

        int ret = m_q.front();
        m_q.pop();

        cv.notify_one();
        return ret;
    }

    int size() {
        std::unique_lock<mutex> uq(mtx);
        return m_q.size();
    }
private:
    int cap;
    condition_variable cv;
    mutex mtx;
    queue<int> m_q;
};