Postupy: Synchronizace souběh operací pomocí bariéry

Následující příklad ukazuje, jak synchronizovat souběžné úlohy s .Barrier

Příklad

Účelem následujícího programu je spočítat, kolik iterací (nebo fází) se vyžaduje pro dvě vlákna, aby každá našla svou polovinu řešení ve stejné fázi pomocí randomizačního algoritmu k opětovnému zamíchání slov. Po náhodném prohazování jednotlivých vláken porovná operace bariéry po fázi dva výsledky a zjistí, jestli byla úplná věta vykreslena ve správném pořadí slov.

//#define TRACE
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace BarrierSimple
{
    class Program
    {
        static string[] words1 = new string[] { "brown",  "jumps", "the", "fox", "quick"};
        static string[] words2 = new string[] { "dog", "lazy","the","over"};
        static string solution = "the quick brown fox jumps over the lazy dog.";

        static bool success = false;
        static Barrier barrier = new Barrier(2, (b) =>
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < words1.Length; i++)
            {
                sb.Append(words1[i]);
                sb.Append(" ");
            }
            for (int i = 0; i < words2.Length; i++)
            {
                sb.Append(words2[i]);

                if(i < words2.Length - 1)
                    sb.Append(" ");
            }
            sb.Append(".");
#if TRACE
            System.Diagnostics.Trace.WriteLine(sb.ToString());
#endif
            Console.CursorLeft = 0;
            Console.Write("Current phase: {0}", barrier.CurrentPhaseNumber);
            if (String.CompareOrdinal(solution, sb.ToString()) == 0)
            {
                success = true;
                Console.WriteLine("\r\nThe solution was found in {0} attempts", barrier.CurrentPhaseNumber);
            }
        });

        static void Main(string[] args)
        {

            Thread t1 = new Thread(() => Solve(words1));
            Thread t2 = new Thread(() => Solve(words2));
            t1.Start();
            t2.Start();

            // Keep the console window open.
            Console.ReadLine();
        }

        // Use Knuth-Fisher-Yates shuffle to randomly reorder each array.
        // For simplicity, we require that both wordArrays be solved in the same phase.
        // Success of right or left side only is not stored and does not count.
        static void Solve(string[] wordArray)
        {
            while(success == false)
            {
                Random random = new Random();
                for (int i = wordArray.Length - 1; i > 0; i--)
                {
                    int swapIndex = random.Next(i + 1);
                    string temp = wordArray[i];
                    wordArray[i] = wordArray[swapIndex];
                    wordArray[swapIndex] = temp;
                }

                // We need to stop here to examine results
                // of all thread activity. This is done in the post-phase
                // delegate that is defined in the Barrier constructor.
                barrier.SignalAndWait();
            }
        }
    }
}

Imports System.Collections.Generic
Imports System.Linq
Imports System.Text
Imports System.Threading
Imports System.Threading.Tasks


Class Program
    Shared words1() = New String() {"brown", "jumps", "the", "fox", "quick"}
    Shared words2() = New String() {"dog", "lazy", "the", "over"}
    Shared solution = "the quick brown fox jumps over the lazy dog."

    Shared success = False
    Shared barrier = New Barrier(2, Sub(b)
                                        Dim sb = New StringBuilder()
                                        For i As Integer = 0 To words1.Length - 1
                                            sb.Append(words1(i))
                                            sb.Append(" ")
                                        Next
                                        For i As Integer = 0 To words2.Length - 1

                                            sb.Append(words2(i))

                                            If (i < words2.Length - 1) Then
                                                sb.Append(" ")
                                            End If
                                        Next
                                        sb.Append(".")
                                        System.Diagnostics.Trace.WriteLine(sb.ToString())

                                        Console.CursorLeft = 0
                                        Console.Write("Current phase: {0}", barrier.CurrentPhaseNumber)
                                        If (String.CompareOrdinal(solution, sb.ToString()) = 0) Then
                                            success = True
                                            Console.WriteLine()
                                            Console.WriteLine("The solution was found in {0} attempts", barrier.CurrentPhaseNumber)
                                        End If
                                    End Sub)

    Shared Sub Main()
        Dim t1 = New Thread(Sub() Solve(words1))
        Dim t2 = New Thread(Sub() Solve(words2))
        t1.Start()
        t2.Start()

        ' Keep the console window open.
        Console.ReadLine()
    End Sub

    ' Use Knuth-Fisher-Yates shuffle to randomly reorder each array.
    ' For simplicity, we require that both wordArrays be solved in the same phase.
    ' Success of right or left side only is not stored and does not count.       
    Shared Sub Solve(ByVal wordArray As String())
        While success = False
            Dim rand = New Random()
            For i As Integer = 0 To wordArray.Length - 1
                Dim swapIndex As Integer = rand.Next(i + 1)
                Dim temp As String = wordArray(i)
                wordArray(i) = wordArray(swapIndex)
                wordArray(swapIndex) = temp
            Next

            ' We need to stop here to examine results
            ' of all thread activity. This is done in the post-phase
            ' delegate that is defined in the Barrier constructor.
            barrier.SignalAndWait()
        End While
    End Sub
End Class

A Barrier je objekt, který brání jednotlivým úkolům v paralelní operaci pokračovat, dokud se všechny úkoly nedostanou do bariéry. Je užitečné, když dojde k paralelní operaci ve fázích a každá fáze vyžaduje synchronizaci mezi úlohami. V tomto příkladu existují dvě fáze operace. V první fázi každý úkol vyplní svoji část vyrovnávací paměti daty. Když každý úkol dokončí vyplňování jeho oddílu, úkol signalizuje bariéru, že je připraven pokračovat, a pak čeká. Když všechny úkoly signalizují bariéru, odblokují se a zahájí se druhá fáze. Bariéra je nezbytná, protože druhá fáze vyžaduje, aby každý úkol měl přístup ke všem datům vygenerovaným v tomto bodě. Bez bariéry se první úkoly, které se dokončí, se mohou pokusit číst z vyrovnávacích pamětí, které ještě nebyly vyplněny jinými úkoly. Tímto způsobem můžete synchronizovat libovolný počet fází.

Viz také

• Datové struktury pro paralelní programování