在java中使用线程和信号量为特定线程类型实现循环屏障

Question

public class cyclicBarrier {
    private static int n;
    private static int count;
    private static semaphore mutex;
    private static semaphore turnstile;
    private static semaphore turnstile2;

    public cyclicBarrier(int n){
        this.n = n;
        this.count = 0;
        this.mutex = new semaphore(1);
        this.turnstile = new semaphore(0);
        this.turnstile2 = new semaphore(0);
    }

    public synchronized void down() throws InterruptedException{
        this.phase1();
        this.phase2();
    }

    private synchronized void phase1() throws InterruptedException {
        this.mutex.down();
        this.count++;
        if (this.count == this.n){
            for (int i=0; i< this.n; i++){
                          this.turnstile.signal();
                    }
        }
        this.mutex.signal();
        this.turnstile.down();
    }

    private synchronized void phase2() throws InterruptedException {
        this.mutex.down();
        this.count--;
        if (this.count == 0){
            for (int i=0; i< this.n; i++){
                          this.turnstile2.signal();
                    }
        }
        this.mutex.signal();
        this.turnstile2.down();
    }
}

&& 这里是类信号量以防万一

public class semaphore{
    private int counter;

    public semaphore(int number){
        if (number > 0) {
            this.counter = number;
        }
    }

    public synchronized void signal(){
        this.counter++;
        notifyAll();
    }

    public synchronized void down() throws InterruptedException{
        while (this.counter <= 0){
            wait();
        }
        this.counter--;
    }
}

这是我编写的使用线程实现Cyclicbarriers的代码。 我从书中获取了伪代码以及关于死锁的注释，所以我认为它非常好“虽然可能存在错误”。第一阶段是“到达线程”，第二阶段是“在关键区域一起运行线程”。我的问题如下......如何更改代码以考虑特定类型的线程？例如，有氢线程和氧线程，我希望它们每次在屏障处有 2 个氢原子和 1 个氧原子时执行 bond() 。先感谢您。

Answer 1

我不会给你答案，而是给你一个提示。如果您需要完整的答案，请告诉我。

首先，根据my answer 到your other question 修复您的代码——如果我对它的缺陷是正确的，那就是:)

其次，假设我们有 m 个线程和一个 barrier(n)，其中 m >= 2n，每个线程都在做

while True:
    noncritical()
    barrier.enter() # e.g. phase1()
    critical()
    barrier.leave() # e.g. phase2()

如果你按照我的建议实现 enter() 和 leave()，你可能在临界区有 2n 个线程。为了解决这个问题，我想出了以下结构：

class N_At_A_Time_Barrier(n):
    fields:
        occupied = Semaphore(n)
        barrier = Barrier(n)
    method enter():
        occupied.down()
        barrier.down()
    method leave():
        occupied.up()

在The Little book of Semaphores 的术语中，occupied 是一个Multiplex。提示：H2O 问题的解决方案与此非常相似。我的解决方案使用 Barrier(1+2) 和...其他东西:)

（脚注：有更有效的方法来实现 N_At_A_Time_Barrier，其中每组 n 个线程都有自己的共享状态，由第一个到达的线程设置，但这要复杂得多，而且我认为它与 H2O 问题的关系并不密切。）

Answer 2

您需要自己实现 Cyclicbarriers 吗？ （在家工作） 或者你可以使用JDK的实现吗？ http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/concurrent/CyclicBarrier.html

也许您可以扩展 await() 方法，以包含您的 Atom 种类，并添加一个方法来告诉您哪些原子在屏障处等待，如果您发现有说 H20 的条件，您可以调用回调方法，在这种情况下是键（原子[]原子）