线程同步的障碍

Posted 2023-03-17

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【中文标题】线程同步的障碍【英文标题】：Barriers for thread syncing 【发布时间】：2011-04-16 23:07:19 【问题描述】：

我正在创建 n 个线程，然后在障碍击穿后开始执行。

在全局数据空间中：

int bkdown = 0;

在 main() 中：

pthread_barrier_init(&bar,NULL,n);

for(i=0;i<n;i++)

pthread_create(&threadIdArray[i],NULL,runner,NULL);
if(i==n-2)printf("breakdown imminent!\n");
if(i==n-1)printf("breakdown already occurred!\n");

在线程运行器函数中：

void *runner(void *param)

 pthread_barrier_wait(&bar);

 if(bkdown==0)bkdown=1;printf("barrier broken down!\n");

        ...

 pthread_exit(NULL);

预期顺序：

breakdown imminent!
barrier broken down!
breakdown already occurred!

实际顺序： （反复测试）

breakdown imminent!
breakdown already occurred!
barrier broken down!!

有人可以解释为什么我在"already occurred" 消息之前没有收到"broken down" 消息吗？

【问题讨论】：

【参考方案1】：

线程的运行顺序取决于操作系统。仅仅因为您启动一个线程并不意味着操作系统会立即运行它。

如果你真的想控制线程的执行顺序，你必须在其中放置某种同步（使用互斥锁或条件变量。）

【讨论】：

【参考方案2】：

for(i=0;i<n;i++)

pthread_create(&threadIdArray[i],NULL,runner,NULL);
if(i==n-2)printf("breakdown imminent!\n");
if(i==n-1)printf("breakdown already occurred!\n");

在i == n-1 之前没有什么能阻止这个循环的执行。 pthread_create() 只是触发要运行的线程。它不会等待它开始或结束。因此，您受调度程序的支配，它可能决定继续执行您的循环，或切换到新创建的线程之一（或在 SMP 系统上同时执行）。

您还初始化了n 的屏障，因此在任何情况下，在您创建所有线程之前，所有线程都不会越过屏障。

【讨论】：

【参考方案3】：

除了 nos 和 Starkey 的答案之外，您还必须考虑到您的代码中还有另一个经常被忽略的序列化：您正在同一个 FILE 变量上执行 IO，即 stdin。

对该变量的访问在内部是互斥的，您的n+1 线程（包括您的调用线程）访问该互斥的顺序是实现定义的，在您的情况下基本上是随机的。

因此，您获得printf 输出的顺序就是您的线程通过这些虫洞的顺序。

【讨论】：

【参考方案4】：

您可以通过以下两种方式之一获得预期的订单

创建优先级高于主线程的每个线程。这将确保新线程在创建后立即运行并在屏障上等待。将“故障迫在眉睫！\n”打印移到 pthread_create() 之前，并在每个 pthread_create() 之后调用使用 sched_yield() 调用。这将安排新创建的线程执行。

【讨论】：