88-屏障 barrier

barrier，屏障，這個翻譯感覺讓人很不舒服，除了被翻譯為屏障外，也有翻譯為栅欄的。總之感覺都很别扭，是以，還是直接使用英文單詞 barrier 吧。

1. barrier 為何物

直接說它的用途吧：barrier 就是管理者，隻有參觀者達到了一定的人數，比如 30 人，管理者才允許放行。

換作線程，請求 barrier 的線程會阻塞，直到所有請求 barrier 的線程達到指定的數量。

之前大家學過 pthread_join，本質上它也是一個 barrier，隻不過它隻需要等待一個線程運作結束後就傳回。

2. 資料類型和函數

barrier 的資料類型是 pthread_barrier_t.

• 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);      

• 等待函數

int pthread_barrier_wait(pthread_barrier_t *barrier);      

每一個線程調用等待函數，barrier 計數都會加 1，直到計數值等于初始化函數中的參數 count。當最後一個線程讓 barrier 計數值達到了 count，所有等待的線程都會被喚醒。

所有線程中，隻有一個線程會讓 pthread_barrier_wait 傳回 ​

​PTHREAD_BARRIER_SERIAL_THREAD​

​，而其它線程調用此函數會傳回 0.

3. 實驗

程式 barrier 一共有 11 個線程，包含主線程。所有線程會先列印一遍 “hello, I’m thread xx” 然後調用 pthread_barrier_wait 等待，直到 barrier 計數達到了 11 才傳回。一旦傳回了，就會列印 thread xx returning xx.

3.1 程式清單

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

pthread_barrier_t b;

void* th_fn(void *arg) {
  int id = (int)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;
}      

3.2 編譯與運作

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

圖1 運作結果

4. 總結

• 了解 barrier 的作用