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Barrier

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Una classe System.Threading.Barrier è una primitiva di sincronizzazione definita dall'utente che permette a più thread (noti come partecipanti) di lavorare contemporaneamente su un algoritmo in fasi diverse. Ogni partecipante viene eseguito fino al raggiungimento del punto barriera nel codice. La barriera rappresenta la fine di una fase di lavoro. Quando un partecipante raggiunge la barriera, si blocca fino al raggiungimento della stessa barriera da parte di tutti i partecipanti. Dopo che tutti i partecipanti hanno raggiunto la barriera, è possibile richiamare facoltativamente un'azione post- fase. Questa azione post- fase può essere usata per eseguire azioni da parte di un singolo thread mentre tutti gli altri thread rimangono bloccati. Dopo l'esecuzione dell'azione, tutti i partecipanti verranno sbloccati.

Il frammento di codice seguente mostra un modello di barriera di base.


// Create the Barrier object, and supply a post-phase delegate
// to be invoked at the end of each phase.
Barrier barrier = new Barrier(2, (bar) =>
    {
        // Examine results from all threads, determine
        // whether to continue, create inputs for next phase, etc.
        if (someCondition)
            success = true;
    });

// Define the work that each thread will perform. (Threads do not
// have to all execute the same method.)
void CrunchNumbers(int partitionNum)
{
    // Up to System.Int64.MaxValue phases are supported. We assume
    // in this code that the problem will be solved before that.
    while (success == false)
    {
        // Begin phase:
        // Process data here on each thread, and optionally
        // store results, for example:
        results[partitionNum] = ProcessData(data[partitionNum]);

        // End phase:
        // After all threads arrive,post-phase delegate
        // is invoked, then threads are unblocked. Overloads
        // accept a timeout value and/or CancellationToken.
        barrier.SignalAndWait();
    }
}

// Perform n tasks to run in parallel. For simplicity
// all threads execute the same method in this example.
static void Main()
{
    var app = new BarrierDemo();
    Thread t1 = new Thread(() => app.CrunchNumbers(0));
    Thread t2 = new Thread(() => app.CrunchNumbers(1));
    t1.Start();
    t2.Start();
}


' Create the Barrier object, and supply a post-phase delegate 
' to be invoked at the end of each phase.
Dim barrier = New Barrier(2, Sub(bar)
                                 ' Examine results from all threads, determine 
                                 ' whether to continue, create inputs for next phase, etc. 
                                 If (someCondition) Then
                                     success = True
                                 End If
                             End Sub)



' Define the work that each thread will perform. (Threads do not
' have to all execute the same method.)
Sub CrunchNumbers(ByVal partitionNum As Integer)

    ' Up to System.Int64.MaxValue phases are supported. We assume
    ' in this code that the problem will be solved before that.
    While (success = False)

        ' Begin phase:
        ' Process data here on each thread, and optionally
        ' store results, for example:
        results(partitionNum) = ProcessData(myData(partitionNum))

        ' End phase:
        ' After all threads arrive,post-phase delegate
        ' is invoked, then threads are unblocked. Overloads
        ' accept a timeout value and/or CancellationToken.
        barrier.SignalAndWait()
    End While
End Sub

' Perform n tasks to run in parallel. For simplicity
' all threads execute the same method in this example.
Shared Sub Main()

    Dim app = New BarrierDemo()
    Dim t1 = New Thread(Sub() app.CrunchNumbers(0))
    Dim t2 = New Thread(Sub() app.CrunchNumbers(1))
    t1.Start()
    t2.Start()
End Sub

Per un esempio completo, vedere Procedura: Sincronizzare operazioni simultanee con una barriera.

Aggiunta e rimozione di partecipanti

Quando si crea un'istanza di Barrier, specificare il numero di partecipanti. È anche possibile aggiungere o rimuovere dinamicamente i partecipanti in qualsiasi momento. Se ad esempio un partecipante risolve la propria parte di problema, sarà possibile archiviare il risultato, arrestare l'esecuzione in quel thread e chiamare Barrier.RemoveParticipant per ridurre il numero di partecipanti nella barriera. Quando si aggiunge un partecipante chiamando Barrier.AddParticipant, il valore restituito specifica il numero di fase attuale, che potrebbe essere utile per inizializzare il lavoro del nuovo partecipante.

Barriere interrotte

Se un partecipante non riesce a raggiungere la barriera, possono verificarsi deadlock. Per evitare questi deadlock, usare gli overload del metodo Barrier.SignalAndWait per specificare un periodo di timeout e un token di annullamento. Questi overload restituiscono un valore booleano che ogni partecipante può controllare prima di passare alla fase successiva.

Eccezioni di post-fase

Se il delegato post-fase genera un'eccezione, ne verrà eseguito il wrapping in un oggetto BarrierPostPhaseException, che viene quindi propagato a tutti i partecipanti.

Confronto tra barriera e ContinueWhenAll

Le barriere risultano particolarmente utili quando i thread eseguono più fasi nei cicli. Se il codice richiede solo una o due fasi di lavoro, prendere in considerazione l'uso di oggetti System.Threading.Tasks.Task con qualsiasi tipo di join implicito, inclusi i seguenti:

Per altre informazioni, vedere Concatenamento di attività tramite attività di continuazione.

Vedi anche