QNX多线程同步之Barrier(屏障)

之前和大家介绍过QNX上的线程同步方法metux和semophore，通过这两种方法可以对一个或者几个资源进行加锁，避免资源使用上的冲突。在另一种情况下，某个线程需要在其它线程完成工作后才继续执行，这时就需要使用到线程同步方法barrier。

 

举个现实的例子，假设有三个士兵在操作一门高炮，一个负责装填炮弹，一个负责调整高炮左右方向，一个负责调整高炮角度。很明显高炮需要在三名士兵完成任务后才能发射，否则要么打不准，要么炮弹根本打不出去。

一种解决方法是给高炮设置三个按钮，只有三个按钮都按下了高炮才发射，这样不管哪个士兵完成任务了，他只需要按下自己负责的按钮，一旦三个按钮都按下，说明三个士兵的工作都完成了，就发射炮弹。

这个有三个按钮的装置就可以说是一个屏障，保证高炮可以正常工作。

 

下面就以这个例子做一个barrier测试。

首先需要引入头文件，包括：

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <pthread.h>

#include <sync.h>

#include <sched.h>

#include <unistd.h>

其中pthread.h和sync.h是关键，一个用于线程创建，一个用于barrier。

然后定义一个pthread_barrier_t全局变量：

pthread_barrier_t barrier;

 

接着在main函数里初始化barrier:

pthread_barrier_init(&barrier, NULL, 3);

其中第一个参数就是barrier变量，第三个参数是屏障需要等待的数量，本例就是等待3个士兵完成任务，所以设置成3.

然后启动三个士兵的线程，每个士兵线程负责完成一件工作，完成之前有一个delay的循环，表示完成工作需要的时间，不同士兵线程delay的时间不同，表示完成不同工作需要不同的时间。

所有士兵线程完成工作后都调用pthread_barrier_wait方法，通知barrier工作以完成，并开始等待，调用方法如下，唯一的参数就是初始化好的barrier变量：

pthread_barrier_wait(&barrier);

一旦   pthread_barrier_wait执行完成，表示所用工作都完成了，就发射炮弹，通过打印“Fire!”表示。

printf("SoldierX:::::::::: Fire! \n");

另外，主线程启动三个士兵线程后进入一个循环等待，同时输出一些时间信息。

程序执行结果如下：

Entering Barrier Test

creating the barrier

creating the threads

Soldier1:::::::::: Adjusting angle

Soldier2:::::::::: Adjusting direction

Soldier3:::::::::: Filling bullet

timer in main thread:0

timer in main thread:1

timer in main thread:2

timer in main thread:3

timer in main thread:4

Soldier1:::::::::: angle ready!

timer in main thread:5

Soldier2:::::::::: direction ready!

timer in main thread:6

timer in main thread:7

Soldier3:::::::::: bullet ready!

Soldier3::::::::::  Fire!

Soldier1:::::::::: Fire!

Soldier2::::::::::  Fire!

timer in main thread:8

timer in main thread:9

end of main thread

 

可以看到，只有三个线程都完成相应任务后他们才继续往下执行，保证了大炮可以成功发射。

完整代码如下： 

 

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <sync.h>
#include <sched.h>
#include <unistd.h>

pthread_barrier_t barrier;

void soldier1() {

	printf("Soldier1:::::::::: Adjusting angle \n");

	int i = 0;

	for (i = 0; i < 20; i++) {

		delay(45);
	}
	printf("Soldier1:::::::::: angle ready!\n");
	pthread_barrier_wait(&barrier);
	printf("Soldier1:::::::::: Fire! \n");
}

void soldier2() {

	printf("Soldier2:::::::::: Adjusting direction \n");

	int i = 0;

	for (i = 0; i < 20; i++) {

		delay(55);
	}
	printf("Soldier2:::::::::: direction ready!\n");
	pthread_barrier_wait(&barrier);
	printf("Soldier2::::::::::  Fire! \n");
}

void soldier3() {

	printf("Soldier3:::::::::: Filling bullet \n");

	int i = 0;

	for (i = 0; i < 20; i++) {

		delay(76);
	}
	printf("Soldier3:::::::::: bullet ready!\n");
	pthread_barrier_wait(&barrier);
	printf("Soldier3::::::::::  Fire! \n");

}

int main(int argc, char *argv[]) {
	printf("Entering Barrier Test\n");

	printf("creating the barrier\n");
	pthread_barrier_init(&barrier, NULL, 3);

	printf("creating the threads\n");
	pthread_create(NULL, NULL, &soldier1, NULL );
	pthread_create(NULL, NULL, &soldier2, NULL );
	pthread_create(NULL, NULL, &soldier3, NULL );

	int i = 0;

	for (i = 0; i < 10; i++) {

		printf("timer in main thread:%d\n", i);
		delay(200);
	}

	printf("end of main thread\n");
	pthread_barrier_destroy(&barrier);

	return EXIT_SUCCESS;
}