Cómo: Sincronizar operaciones simultáneas con una clase Barrier

En el ejemplo siguiente se muestra cómo sincronizar tareas simultáneas con Barrier.

Ejemplo

El siguiente programa tiene como propósito contar cuántas iteraciones (o fases) se requieren para que dos subprocesos busquen cada uno su mitad de la solución en la misma fase utilizando un algoritmo de aleatoriedad para reorganizar las palabras. Después de que cada subproceso haya organizado sus palabras, en la fase posterior a la barrera se comparan los dos resultados para determinar si todas las palabras de la frase están correctamente ordenadas.

Imports System
Imports System.Collections.Generic
Imports System.Linq
Imports System.Text
Imports System.Threading
Imports System.Threading.Tasks


    Class Program
        Shared words1() = New String() {"brown", "jumped", "the", "fox", "quick"}
        Shared words2() = New String() {"dog", "lazy", "the", "over"}
        Shared solution = "the quick brown fox jumped 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
//#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",  "jumped", "the", "fox", "quick"};
        static string[] words2 = new string[] { "dog", "lazy","the","over"};
        static string solution = "the quick brown fox jumped 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();
            }
        }
    }
}

Barrier es un objeto que impide que las tareas individuales de una operación paralela continúen hasta que todas las tareas alcancen la barrera. Es útil cuando una operación paralela tiene lugar en fases y cada fase requiere sincronización entre las tareas. En este ejemplo hay dos fases en la operación. En la primera fase, cada tarea rellena su sección del búfer con datos. Cuando cada tarea termina de rellenar su sección, la tarea señaliza a la barrera que está lista para continuar y espera. Cuando todas las tareas han señalizado la barrera, se desbloquean y comienza la segunda fase. La barrera es necesaria porque la segunda fase requiere que cada tarea obtenga acceso a todos los datos generados hasta este momento. Sin la barrera, las primeras tareas en completarse podrían intentar leer de búferes que otras tareas no han rellenado todavía. Es posible sincronizar cualquier número de fases de esta manera.

Vea también

Conceptos

Estructuras de datos para la programación paralela