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C語(yǔ)言邊角料3：用純軟件來(lái)代替Mutex互斥鎖-多線程
  • 一、前言
  • 二、Micha Hofri 算法
  • 三、測(cè)試代碼
  • 四、總結(jié)

一、前言

在上一篇文章中，介紹了一種純軟件算法，用來(lái)實(shí)現(xiàn)臨界區(qū)的保護(hù)功能，文章鏈接: C語(yǔ)言邊角料2：用純軟件來(lái)代替Mutex互斥鎖。

成都創(chuàng)新互聯(lián)是一家集網(wǎng)站建設(shè),北川羌族企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),北川羌族品牌網(wǎng)站建設(shè),網(wǎng)站定制,北川羌族網(wǎng)站建設(shè)報(bào)價(jià),網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,北川羌族網(wǎng)站推廣為一體的創(chuàng)新建站企業(yè)，幫助傳統(tǒng)企業(yè)提升企業(yè)形象加強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。可充分滿足這一群體相比中小企業(yè)更為豐富、高端、多元的互聯(lián)網(wǎng)需求。同時(shí)我們時(shí)刻保持專業(yè)、時(shí)尚、前沿，時(shí)刻以成就客戶成長(zhǎng)自我，堅(jiān)持不斷學(xué)習(xí)、思考、沉淀、凈化自己，讓我們?yōu)楦嗟钠髽I(yè)打造出實(shí)用型網(wǎng)站。

首先明確一下：如果利用操作系統(tǒng)提供的互斥鎖可以實(shí)現(xiàn)我需要的功能，我肯定使用互斥鎖，之所以介紹 Peterson 這個(gè)算法，主要是因?yàn)樗容^有意思，很小巧，可以為我們帶來(lái)一些“規(guī)范的”編程之外的一些想法。

后臺(tái)也有一些小伙伴對(duì)這個(gè)算法發(fā)表了一些留言，只要有想法都非常好，就怕不去想。

其中有位朋友提到，這個(gè)算法只能用在 2 個(gè)線程中，是否有其他的類似算法，可以用在多線程中?

晚上下班后，我就花了點(diǎn)時(shí)間找到下面的這個(gè)算法，分享一下!

二、Micha Hofri 算法

這個(gè)算法我沒(méi)有找到名字，暫且以作者的名字來(lái)稱呼這個(gè)算法吧!

算法截圖：

從算法的主體代碼看，Hofri 算法主要是擴(kuò)展了 Peterson 算法，都是使用 2 個(gè)全局變量數(shù)組來(lái)控制哪個(gè)線程可以進(jìn)入臨界區(qū)。

這個(gè)算法的論證比較復(fù)雜，都是一些數(shù)學(xué)方面的證明，文章在這里：Proof of a Mutual Exclusion Algorithm-- A `Class'ic Example， 1989 年發(fā)表，感興趣的小伙伴可以自行去燒腦研究。

三、測(cè)試代碼

  
 
 
 
    
   
  
  
  
  1. // 線程操作的資源 
    2. 
   
  
  
  
  2. static int num = 0; 
    3. 
   
  
  
  
  3.  
    4. 
   
  
  
  
  4. // 創(chuàng)建 10 個(gè)線程 
    5. 
   
  
  
  
  5. #define THREAD_NUM      10 
    6. 
   
  
  
  
  6.  
    7. 
   
  
  
  
  7. // 這 2 個(gè)全局變量控制算法 
    8. 
   
  
  
  
  8. int flag[THREAD_NUM] = {0 }; 
    9. 
   
  
  
  
  9. int turn[THREAD_NUM - 1] = {0}; 
    10. 
   
  
  
  
  10.  
    11. 
   
  
  
  
  11. // 這是線程函數(shù) 
    12. 
   
  
  
  
  12. void *thread_routine(void *arg) 
    13. 
   
  
  
  
  13. { 
    14. 
   
  
  
  
  14.     int index = *(int *)arg; 
    15. 
   
  
  
  
  15.  
    16. 
   
  
  
  
  16.     for (int i = 0; i < 10000; ++i) // 線程循環(huán)次數(shù) 
    17. 
   
  
  
  
  17.     { 
    18. 
   
  
  
  
  18.         for (int j = 1; j < THREAD_NUM - 1; j++)  
    19. 
   
  
  
  
  19.         { 
    20. 
   
  
  
  
  20.             flag[index] = j; 
    21. 
   
  
  
  
  21.             turn[j] = index; 
    22. 
   
  
  
  
  22.     L: 
    23. 
   
  
  
  
  23.             for (int k = 1; k < THREAD_NUM; ++k) 
    24. 
   
  
  
  
  24.             { 
    25. 
   
  
  
  
  25.                 if (k == index) continue; 
    26. 
   
  
  
  
  26.                 if ((flag[k] >= j) && turn[j] == index) 
    27. 
   
  
  
  
  27.                     goto L; 
    28. 
   
  
  
  
  28.             } 
    29. 
   
  
  
  
  29.  
    30. 
   
  
  
  
  30.         } 
    31. 
   
  
  
  
  31.  
    32. 
   
  
  
  
  32.         flag[index] = THREAD_NUM; 
    33. 
   
  
  
  
  33.          
    34. 
   
  
  
  
  34.         // 關(guān)鍵代碼段 
    35. 
   
  
  
  
  35.         num++; 
    36. 
   
  
  
  
  36.          
    37. 
   
  
  
  
  37.         flag[index] = 0; 
    38. 
   
  
  
  
  38.     } 
    39. 
   
  
  
  
  39.     return NULL; 
    40. 
   
  
  
  
  40. } 
    41. 
   
  
  
  
  41.  
    42. 
   
  
  
  
  42. void test() 
    43. 
   
  
  
  
  43. { 
    44. 
   
  
  
  
  44.     // 用來(lái)傳遞線程的索引 
    45. 
   
  
  
  
  45.     int index[THREAD_NUM] = {0}; 
    46. 
   
  
  
  
  46.      
    47. 
   
  
  
  
  47.     創(chuàng)建多個(gè)線程，執(zhí)行同一個(gè)函數(shù) 
    48. 
   
  
  
  
  48.     pthread_t t[THREAD_NUM]; 
    49. 
   
  
  
  
  49.     for (int i = 0; i < THREAD_NUM; ++i) 
    50. 
   
  
  
  
  50.     { 
    51. 
   
  
  
  
  51.         index[i] = i; 
    52. 
   
  
  
  
  52.         pthread_create(&t[i], NULL, thread_routine, &index[i]); 
    53. 
   
  
  
  
  53.     } 
    54. 
   
  
  
  
  54. } 
    55.

編譯、執(zhí)行，所有線程執(zhí)行結(jié)束后，共享資源 num 變量可以得到正確的結(jié)果。

四、總結(jié)

還是重復(fù)一下文章開(kāi)頭說(shuō)的話，這里的算法僅僅是說(shuō)明它可以完成保護(hù)臨界區(qū)的功能，但是在實(shí)際項(xiàng)目中，真心不建議這么來(lái)用，畢竟代碼的可維護(hù)性是非常重要的!

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