【线程同步】屏障

屏障

屏障（barrier）是用户协调多个线程并行工作的同步机制，屏障允许每个线程等待，直到合作线程都达到某一点，然后从该点继续执行。我们已经看到一种屏障，pthread_join 函数就是一种屏障，允许一个线程等待，直到另一个线程退出。

1. 函数原型：初始化和回收

int pthread_barrier_init(pthread *barrier, const pthread_barrier_t *attr, unsigned int count);
int pthread_barrier_destroy(pthread_barrier_t *barrier);

分析：初始化屏障时，可以使用count参数指定，在允许所有线程运行之前，必须到达屏障的线程数目。

2. 函数原型：

#include <pthread.h>
int pthread_barrier_wait(pthread_barrier_t *barrier);

分析：

• 每一个线程调用等待函数，barrier 计数都会加 1，直到计数值等于初始化函数中的参数 count。当最后一个线程让 barrier 计数值达到了 count，所有等待的线程都会被唤醒。
• 所有线程中，只有一个线程会让 pthread_barrier_wait 返回 PTHREAD_BARRIER_SERIAL_THREAD，而其它线程调用此函数会返回 0.

实验

程序 barrier 一共有 11 个线程，包含主线程。所有线程会先打印一遍 “hello, I’m thread xx” 然后调用 pthread_barrier_wait 等待，直到 barrier 计数达到了 11 才返回。一旦返回了，就会打印 thread xx returning xx.

程序清单清单

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

pthread_barrier_t b;

void* th_fn(void *arg) {
  int id = (pthread_t)arg;
  int res = 0;
  printf("hello, I'm thread [%d]\n", id);
  res = pthread_barrier_wait(&b);
  printf("thread [%d] returning [%d]\n", id, res);
  return NULL;
}

int main() {
  int i, res = 0;
  pthread_t tid[10];
  printf("PTHREAD_BARRIER_SERIAL_THREAD = %d\n", PTHREAD_BARRIER_SERIAL_THREAD);

  pthread_barrier_init(&b, NULL, 11);

  for (i = 0; i < 10; ++i) {
    pthread_create(&tid[i], NULL, th_fn, (void*)i);
  }

  res = pthread_barrier_wait(&b);
  printf("thread [main] returning [%d]\n", res);

  for (i = 0; i < 10; ++i) {
    pthread_join(tid[i], NULL);
  }

  pthread_barrier_destroy(&b);
  return 0;
}

编译与运行：

$ gcc barrier.c -o barrier -lpthread
$ ./barrier

输出：