如何使用pthread_barrier_xxx系列函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)多線程之間的同步？

在Linux系統(tǒng)中提供了多種同步機(jī)制，本文主要講講如何使用pthread_barrier_xxx系列函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)多線程之間進(jìn)行同步的方法。

函數(shù)定義

pthread_barrier_xxx系列函數(shù)中的barrier可意為柵欄，可以理解為該柵欄能夠把先后到達(dá)的多個(gè)線程阻擋在同一柵欄前，直到所有線程到齊，柵欄才會(huì)放行，否則到達(dá)此處的線程將被阻塞。

pthread_barrier_xxx系列函數(shù)在文件中定義，用于多線程的同步，該系列函數(shù)主要包含下列三個(gè)函數(shù)：

//初始化柵欄,負(fù)責(zé)指定柵欄要等待的線程個(gè)數(shù),
//柵欄需要等待count個(gè)線程都到達(dá)柵欄時(shí),才會(huì)全部一起放行
intpthread_barrier_init(pthread_barrier_t*restrict,
constpthread_barrierattr_t*restrict,unsignedcount);

//pthread_barrier_wait()函數(shù)會(huì)同步所有參與barrier的線程,
//調(diào)用該函數(shù)的線程會(huì)阻塞住,直到pthread_barrier_init()中指定
//數(shù)量的線程調(diào)用了pthread_barrier_wait()函數(shù),所有線程才會(huì)同時(shí)往下執(zhí)行
intpthread_barrier_wait(pthread_barrier_t*barrier);

//釋放pthread_barrier_init()函數(shù)申請(qǐng)的資源
intpthread_barrier_destroy(pthread_barrier_t*barrier);

應(yīng)用場(chǎng)景

在應(yīng)用程序啟動(dòng)的時(shí)候，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)或者多個(gè)線程去完成不同功能的處理。子線程啟動(dòng)之后，需要等待主進(jìn)程完成基礎(chǔ)的配置之后各個(gè)子線程才能正常工作。所以這里就存在一個(gè)問(wèn)題要解決，各個(gè)子線程如何等待主進(jìn)程完成工作后，才繼續(xù)往下執(zhí)行呢？

為了解決上述場(chǎng)景的問(wèn)題，我們可以在調(diào)用pthread_barrier_init()時(shí)指定n+1個(gè)等待，其中n是線程數(shù)。而在每個(gè)線程執(zhí)行函數(shù)的開(kāi)始調(diào)用pthread_barrier_wait()。這樣主進(jìn)程在調(diào)用pthread_create()創(chuàng)建子線程后，子線程運(yùn)行到pthread_barrier_wait()后將被阻塞，線程都停下來(lái)等待最后一個(gè)pthread_barrier_wait()函數(shù)被調(diào)用。最后一個(gè)pthread_barrier_wait()函數(shù)由主進(jìn)程或者其他子線程在它覺(jué)得合適的時(shí)候調(diào)用就行。最后這個(gè)pthread_barrier_wait()有點(diǎn)像跑步運(yùn)動(dòng)時(shí)的起步槍?zhuān)挥凶詈筮@個(gè)pthread_barrier_wait()函數(shù)被調(diào)用，其他被阻塞的線程就能夠繼續(xù)運(yùn)行。

使用實(shí)例

下面的程序，在main()函數(shù)中，pthread_barrier_init()指定2+1個(gè)等待，接著創(chuàng)建了2個(gè)線程，然后主進(jìn)程延時(shí)6秒，之后調(diào)用pthread_barrier_wait()來(lái)讓線程接著運(yùn)行，程序如下：

/*
********************************************************************************
*描述:pthread_barrier_xxx程序示例
*Use:gccpthread_barrier_xxx.c-lpthread
*./a.out
*By:AilsonJack
*Date:2016.03.24
*CSDN//blog.csdn.net/jackailson
********************************************************************************
*/

#include
#include
#include
#include

//線程?hào)艡?pthread_barrier_tbarrier;

void*task1(void*arg);
void*task2(void*arg);

intmain(void)
{
pthread_ttask1_tid;
pthread_ttask2_tid;
pthread_attr_ttask1_attr;
pthread_attr_ttask2_attr;

//初始化線程屬性
pthread_attr_init(&task1_attr);
pthread_attr_init(&task2_attr);

//初始化柵欄
pthread_barrier_init(&barrier,NULL,2+1);//2+1個(gè)等待

//創(chuàng)建線程1
pthread_create(&task1_tid,&task1_attr,task1,NULL);

//創(chuàng)建線程2
pthread_create(&task2_tid,&task2_attr,task2,NULL);

printf("mainprocesswillsleep6s.
");
sleep(6);//等待6s,讓task1和task2都阻塞住了,再運(yùn)行主線程

//主線程調(diào)用pthread_barrier_wait()函數(shù)之后,已經(jīng)達(dá)到了
//pthread_barrier_init()函數(shù)設(shè)置的3個(gè)等待條件,此時(shí)調(diào)用
//pthread_barrier_wait()函數(shù)的主線程不會(huì)被阻塞,task1和
//task2也將繼續(xù)運(yùn)行.
pthread_barrier_wait(&barrier);

pthread_join(task1_tid,NULL);
pthread_join(task2_tid,NULL);
pthread_barrier_destroy(&barrier);
}

void*task1(void*arg)
{
printf("task1willbeblocked.
");
pthread_barrier_wait(&barrier);//線程將被阻塞在這里
printf("task1isrunning.
");
sleep(3);//延時(shí)3s
pthread_exit(NULL);
}

void*task2(void*arg)
{
printf("task2willbeblocked.
");
pthread_barrier_wait(&barrier);//線程將被阻塞在這里
printf("task2isrunning.
");
sleep(3);//延時(shí)3s
pthread_exit(NULL);
}

程序的運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：

審核編輯：劉清