多线程同步

Question

我正在使用glibc线程库编写一个多线程应用程序。我有3个线程-其中一个称为“调度程序”，另两个称为“工作线程”和主线程。主线程侦听事件并将它们放入队列中。然后，调度器线程将它们分派到工作队列。辅助线程从工作队列中获取事件并执行。问题是，有时必须在主线程本身中执行事件，以防止主要的数据。因此，我需要一个机制来暂停主线程时，一个特殊的事件被接收，并等待直到所有的工人完成他们的工作，然后执行这个事件。

为了做到这一点，我使用一个由互斥保护的整数，其位由工作线程设置和重置。当工人在其队列中没有找到作业时，它会将其位设置为0。如果有一个作业，那么它会将它的位标记为1。意思是，如果其中一个工人正在运行，那么整数是!= 0。现在，当主线程想要暂停自己以让工作人员完成时，它现在将执行一个条件等待，直到整数变为0。工作线程在重置其位时将检查整数是否为0。如果为真，则将向主线程发出信号。此时，我希望所有工作人员的队列中都没有作业，因此主线程可以执行特殊事件。由于主线程负责第一个队列的排队事件，所以我们保证不会有任何事件溜到工人那里。

伪代码如下所示。

int pause_threads() => the one called from main thread.  
{  
  pthread_mutex_lock(pause_thread_lock));  

  while (pthread_states != 0) {  
  pthread_cond_wait(pause_mthread_cond), pause_thread_lock));  
  }  

}  

int thread_resume()  => called after the special event is executed by main thread.  
{  
  pthread_mutex_unlock(pause_thread_lock));  
}  

int thread_set_state_wait(index) => index is id 0,1 for each worker  
{  
 pthread_mutex_lock(pause_thread_lock));  
 (thread_states) &= (~(MTHREAD_THR_STATE_RUNNING << index));  
  if (pthread_states == 0)  
     pthread_cond_signal(pause_thread_cond));  
  pthread_mutex_unlock(&(pause_thread_lock));  
}  

 int thread_set_state_running(index)  
{  
   pthread_mutex_lock(pause_thread_lock));  
  (pthread_states) |= (MTHREAD_THR_STATE_RUNNING << index);  
   pthread_mutex_unlock(pause_thread_lock));  

}   

我面临的问题是，这段代码并不总是有效的。有时，我看到主线程在执行特殊事件时，工作线程仍然处于活动状态，并且正在执行作业。逻辑上有什么问题吗？还有其他可能的方法来实现这一点吗？我已经尽了最大努力去寻找解决办法。请帮帮忙。

Answer 1

这是个棘手的问题。当您的主要例程要进入关键部分时，需要确保：

1. 调度程序不会安排更多的工作
2. 工人们完成了他们的工作

这两者都需要其他线程的确认。如果您创建某种消息传递机制或使用预先存在的机制，则可能更容易将其写成通信问题。不过，使用标准的互斥和秃鹰集合，您可能会将其构造为如下所示：

• 调度程序
  1. 当调度工作时，在飞行中增加作业(被互斥锁住)

​

• 工人
  1. 当完成工作和广播时，减少在飞作业(被互斥锁住)。

​

• 主
  1. 当它需要一个关键部分时，它设置一个标志(被互斥锁住)，这个关键部分正在进行中，并在这个状态改变的condvar上广播。
  2. 设置一个标志(也是锁定的)，该标志显示条目正在进行中，并广播状态更改。
  3. 它通过将标志设置为零来等待正在进行的条目condvar，以便调度程序确认。
  4. 它等待着飞行中的工作，等待工人们完成。
  5. 解除正在进行的进程并广播以解除阻塞调度程序。

​

• 调度程序
  1. 在开始工作之前检查或在condvar上检查main是否要输入
  2. 取消正在进行的输入标志和广播以确认
  3. 等待关键正在进行的condvar以使main完成。

​

当所有这些都就位时，main可以确保不再安排更多的工作，并且所有正在运行的工作都完成了。它可以完成自己的任务，然后解除对调度程序的阻塞。