如何判断线程 A 的所有实例何时从线程 B 完成

Question

我目前正在用 C++ 编写一个程序，该程序使用线程模拟餐厅中的服务员和顾客。该程序运行 40 个客户线程和 3 个服务员线程，功能如下：

void *customer(void * vargp){
    //depending on assigned table, call waiter 1-3 using semaphore
    sem_post(&callWaiter);
    //wait for waiter to respond
    sem_wait(&waiterResponse);
    //leave table and finish thread
}

void *waiter(void *vargp){
    //this is what I'm trying to fix
    while(there are still customers){ //this check has been a number of different attempts
        sem_wait(&callWaiter);
        sem_post(&waiterResponse);
    }
}

我试图找到解决方案的问题是服务员会看到客户仍然活跃（通过我尝试的几种不同技术），然后阻止等待信号量，然后客户将完成并且会有不再是客户。有没有人知道服务员线程如何在最后一个客户完成之前检查正在运行的客户而不通过检查？

Answer 1

对于简单的状态，可以使用原子变量：

//  waiter
myId= waiter id
while(work)
{
    work=false;
    for(int n=0;n<40;n++)
    while (customerWaiterMatrix[n][myId].load()>0) // one of 120 atomic variables
    {
           work=true;
           std::lock_guard<std::mutex>(mutexOfThatCustomerThisWaiter);
           // thread safe customer logic
    }
}

哪里可以这样添加：

// customer 
myId = customer id
customerWaiterMatrix[myId][selectedWaiterId].fetch_add(1);
same lock of current customer & waiter with lock guard
Do safe logic
customerWaiterMatrix[myId][selectedWaiterId].fetch_add(-1);

减少了锁定争用，之后发生的事情没有歧义。

Answer 2

您正在寻找的是condition variables。它们在 pthreads 中，现在是 C++11 线程库的一部分。它们是专门为解决您遇到的问题而构建的，因为您遇到的问题通常无法通过互斥锁和 seamphore 解决。

但是，您需要的特定版本可能是可以解决的。我不知道你的特别作业问题是什么，但它可能与sleeping barber problem 非常相似，它有几个已知的解决方案，其中至少一个可以在上面的维基百科链接中找到。

Answer 3

对于信号量，一种直接的方法是在初始化为客户数量的信号量上使用sem_getvalue()。

int num_customers(bool = false){
    int v;
    sem_getvalue(&customers, &v);
    return v;
}

当客户离开时，每个人都会对该信号量执行sem_wait()。当sem_getvalue()返回0时，表示所有客户都离开了。

最后一位顾客叫醒服务员让他们知道他们已经离开了。

    //leave table and finish thread
    sem_wait(&customers);
    if (num_customers() == 0) sem_post(&callWaiter);

服务员在接待顾客之前会先检查是否有顾客。

    while(num_customers(true) > 0){

        //wait for work
        sem_wait(&callWaiter);
        if (num_customers(true) == 0) break;

        //work
        sem_post(&waiterResponse);
    }

最后一位顾客叫醒服务员的技巧是一场无害的竞赛，多个顾客可能每个人都认为自己是最后一位，因此服务员收到多个帖子，每个帖子都表明没有更多顾客。那些额外的帖子是无害的，因为服务员无论如何都会退出。但是，可以通过将另一个信号量初始化为 1 来避免这种竞争，该信号量用于让第一个检测到没有更多顾客的顾客成为唤醒服务员的人。

int num_customers(bool is_waiter = false){
    int v;
    sem_getvalue(&customers, &v);
    if (is_waiter) return v;
    if (v == 0) {
        if (sem_trywait(&last_customer) == -1) {
            assert(errno == EAGAIN);
            return 1;
        }
    }
    return v;
}