Barriere (.NET Framework)
Eine Barriere ist eine benutzerdefinierter Synchronisierungsprimitive, die mehrere Threads (bekannt als Teilnehmer) aktiviert, um in Phasen kontinuierlich an einem Algorithmus zu arbeiten. Jeder Teilnehmer wird ausgeführt, bis er den Barrierepunkt im Code erreicht. Die Barriere stellt das Ende einer Arbeitsphase dar. Wenn ein Teilnehmer die Barriere erreicht, wird er blockiert, bis alle Teilnehmer die gleiche Barriere erreicht haben. Nachdem alle Teilnehmer die Barriere erreicht haben, können Sie optional eine Nachphasenaktion aufrufen. Diese Nachphasenaktion kann verwendet werden, um Aktionen durch einen einzelnen Thread auszuführen, während alle anderen Threads immer noch blockiert sind. Nachdem die Aktion ausgeführt wurde, wird die Blockierung aller Teilnehmer aufgehoben.
Der folgende Codeausschnitt zeigt ein grundlegendes Barrieremuster.
' 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 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
// 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 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();
}
Ein vollständiges Beispiel finden Sie unter Gewusst wie: Synchronisieren gleichzeitiger Vorgänge mit einer Barriere.
Hinzufügen und Entfernen von Teilnehmern
Wenn Sie einen Barrier erstellen, geben Sie die Anzahl der Teilnehmer an. Sie können auch jederzeit Teilnehmer dynamisch hinzufügen oder entfernen. Wenn ein Teilnehmer z. B. seinen Teil des Problems löst, können Sie das Ergebnis speichern, die Ausführung auf diesem Thread beenden und RemoveParticipant aufrufen, um die Anzahl von Teilnehmern in der Barriere zu verringern. Wenn Sie einen Teilnehmer hinzufügen, indem Sie AddParticipant aufrufen, gibt der Rückgabewert die aktuelle Phasennummer an, die möglicherweise nützlich ist, um die Arbeit des neuen Teilnehmers zu initialisieren.
Fehlerhafte Barrieren
Deadlocks können auftreten, wenn ein Teilnehmer die Barriere nicht erreicht. Um diese Deadlocks zu vermeiden, verwenden Sie die Überladungen der SignalAndWait-Methode, um ein Timeout und ein Abbruchtoken anzugeben. Diese Überladungen geben einen booleschen Wert zurück, den jeder Teilnehmer überprüfen kann, bevor er mit der nächsten Phase fortfährt.
Nachphasenausnahmen
Wenn der Nachphasendelegat eine Ausnahme auslöst, wird diese von einem BarrierPostPhaseException-Objekt umschlossen, das dann an alle Teilnehmer verteilt wird.
Barriere und ContinueWhenAll
Barrieren sind besonders nützlich, wenn die Threads mehrere Phasen in Schleifen ausführen. Wenn der Code nur eine oder zwei Arbeitsphasen erfordert, sollten Sie überlegen, System.Threading.Tasks.Task-Objekte mit einer beliebigen Art von implizitem Join zu verwenden, einschließlich:
Weitere Informationen finden Sie unter Gewusst wie: Verketten von mehreren Aufgaben mit Fortsetzungen.
Siehe auch
Aufgaben
Gewusst wie: Synchronisieren gleichzeitiger Vorgänge mit einer Barriere