Como sincronizar operações simultâneas com uma barreira
O exemplo a seguir mostra como sincronizar tarefas simultâneas com uma Barrier.
Exemplo
O objetivo do programa a seguir é contar quantas iterações (ou fases) são necessárias para dois threads para que cada um localize sua metade da solução na mesma fase usando um algoritmo aleatório para reorganizar as palavras. Após cada thread ter misturado suas palavras, a operação de pós-fase de barreira comparará os dois resultados para ver se a frase completa foi renderizada na ordem de palavras correta.
//#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
Uma Barrier é um objeto que impede que as tarefas individuais em uma operação paralela continuem até que todas as tarefas atinjam a barreira. É útil quando uma operação paralela ocorre em fases e cada fase requer a sincronização entre as tarefas. Neste exemplo, há duas fases para a operação. Na primeira fase, cada tarefa preenche sua seção do buffer com dados. Quando cada tarefa termina de preencher sua seção, a tarefa sinaliza a barreira que ela está pronta para continuar e, em seguida, aguarda. Quando todas as tarefas sinalizarem a barreira, elas serão desbloqueadas e a segunda fase começará. A barreira é necessária porque a segunda fase requer que cada tarefa tenha acesso a todos os dados que foram gerados até este ponto. Sem a barreira, as primeiras tarefas a serem concluídas podem tentar ler de buffers que ainda não foram preenchidos por outras tarefas. Você pode sincronizar qualquer número das fases dessa maneira.
