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[默认分类] pthreads v3下的同步处理synchronized

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  • TA的每日心情
    开心
    2021-12-13 21:45
  • 签到天数: 15 天

    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2018-4-23 14:34:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
    之所以会用到同步,是因为如果多个线程中对同一个资源进行操作时,会发生混乱。
    比如2个线程对变量进行加1操作,第1个线程还没来的及改写数据时,第2个线程就对变量进行操作了,那变量最终的结果就是未知的,这个时候就需要同步来进行控制了。
    例子如下:

    1. <?php
    2. class Count extends Thread
    3. {
    4.     public $cnt = 0;
    5.     public function run()
    6.     {
    7.         $this->add();
    8.     }
    9.     public function add()
    10.     {
    11.         //对成员进行加1操作
    12.         for ($i = 0; $i < 100000; $i++) {
    13.             ++$this->cnt;
    14.         }
    15.     }
    16. }
    17. $c = new Count();
    18. //调用start()时,线程run()中就调用了add()方法
    19. $c->start();
    20. //我们人为再调用一次add()方法,这时候就会有两个for循环对$cnt进行操作
    21. $c->add();
    22. //把创建的线程加入主线程中,让主线程等待子线程运行结束
    23. $c->join();
    24. //这里输出就是不确定性的
    25. var_dump($c->cnt);
    复制代码


    多次运行后,$cnt的值是不确定的。如下图所示:

    在pthreads v2中我们可以用Mutex,不过在v3版本中被删除了,所以我们可以简单的把加1操作放到synchronized中进行同步,代码如下:

    1. <?php
    2. class Count extends Thread
    3. {
    4.     public $cnt = 0;
    5.     public function run()
    6.     {
    7.         $this->add();
    8.     }
    9.     public function add()
    10.     {
    11.         $this->synchronized(function () {
    12.             //对成员进行加1操作
    13.             for ($i = 0; $i < 100000; $i++) {
    14.                 ++$this->cnt;
    15.             }
    16.         });
    17.     }
    18. }
    19. $c = new Count();
    20. //调用start()时,线程run()中就调用了add()方法
    21. $c->start();
    22. //我们人为再调用一次add()方法,这时候就会有两个for循环对$cnt进行操作
    23. $c->add();
    24. //把创建的线程加入主线程中,让主线程等待子线程运行结束
    25. $c->join();
    26. //这里就会一直输出200000
    27. var_dump($c->cnt);
    复制代码


    结果如下所示:

    当然我们也可以通过notify()和wait()进行同步控制,代码如下:

    1. <?php
    2. class Task extends Thread
    3. {
    4.     public $flag = 1;
    5.     public function run()
    6.     {
    7.         $this->synchronized(function () {
    8.             //标识不为1就一直等待
    9.             if ($this->flag !== 1) {
    10.                 $this->wait();
    11.             }
    12.             for ($i = 1; $i <= 10; $i++) {
    13.                 echo "flag : {$this->flag} i : {$i} \n";
    14.                 if ($this->flag === 1) {
    15.                     //设置标识
    16.                     $this->flag = 2;
    17.                     //发送唤醒通知,然后让当前线程等待
    18.                     //注意,notify()与wait()顺序不要搞错了,不然会一直阻塞
    19.                     $this->notify();
    20.                     $this->wait();
    21.                 }
    22.             }
    23.             //我们在这里再次调用notify()
    24.             //因为在最后一次输出flag : 2 i : 20时,当前线程的i已经变成11了,跳出了for循环,
    25.             //但另一个线程则一直阻塞在wait()那里,程序无法结束,所以需要notify()再次唤醒一次
    26.             $this->notify();
    27.         });
    28.     }
    29. }
    30. $t = new Task();
    31. $t->start();
    32. $t->synchronized(function ($obj) {
    33.     //标识不为2就一直等待
    34.     if ($obj->flag !== 2) {
    35.         $obj->wait();
    36.     }
    37.     for ($i = 11; $i <= 20; $i++) {
    38.         echo "flag : {$obj->flag} i : {$i} \n";
    39.         if ($obj->flag === 2) {
    40.             $obj->flag = 1;
    41.             $obj->notify();
    42.             $obj->wait();
    43.         }
    44.     }
    45. }, $t);
    46. //把创建的线程加入主线程中,让主线程等待子线程运行结束
    47. $t->join();
    复制代码


    结果如下图所示:

    我们通过notify()和wait()控制了两个for循环,来回的输出变量i的值,保证了顺序性。
    我们再来看一个复杂点的例子,共享的资源,如果不进行同步操作,会出现不可预知的情况,代码如下:  

    1. <?php
    2. class Task extends Thread
    3. {
    4.     private $name;
    5.     private $file;
    6.     public function __construct($name, $file)
    7.     {
    8.         $this->name = $name;
    9.         $this->file = $file;
    10.     }
    11.     public function run()
    12.     {
    13.         $data = file_get_contents($this->file);
    14.         $data = floatval($data);
    15.         for ($i = 0; $i < 100000; $i++) {
    16.             ++$data;
    17.         }
    18.         file_put_contents($this->file, $data);
    19.         echo "task : {$this->name} data : {$data} \n";
    20.     }
    21. }
    22. $tasks = [];
    23. $file = "./test.log";
    24. for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
    25.     $tasks[$i] = new Task($i, $file);
    26.     $tasks[$i]->start();
    27. }
    28. for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
    29.     $tasks[$i]->join();
    30. }
    复制代码


    我们开100个线程对文件test.log进行读写,理想状态下,test.log中的数据应该是每次增加10000000的。现在的电脑配置都比较好,大家可以多运行几次就可以看出效果。

    很明显最后的数据好像少了200000,多线程下对test.log文件进行读写,而我们又没有加锁,显然是会出现数据混乱的。
    现在我们修改一下代码,如下:

    1. <?php
    2. class File extends Thread
    3. {
    4.     private $file;
    5.     public function __construct($file)
    6.     {
    7.         $this->file = $file;
    8.     }
    9.     public function inc()
    10.     {
    11.         //进行同步控制,当100个task线程调用inc方法时,synchronized可以保证块内的代码是同步的
    12.         //注意,注意,不要把inc方法写到Task里,那样是没效果的,因为每个task线程都是独立空间,他们各自调各自的inc方法,是没法做到同步的
    13.         //常用的做法是我们要同步哪些资源,就为这些资源写个Thread类,并提供操作这些资源的方法,并在方法里加上synchronized
    14.         return $this->synchronized(function () {
    15.             $data = file_get_contents($this->file);
    16.             $data = floatval($data);
    17.             for ($i = 0; $i < 100000; $i++) {
    18.                 ++$data;
    19.             }
    20.             file_put_contents($this->file, $data);
    21.             return $data;
    22.         });
    23.     }
    24. }
    25. class Task extends Thread
    26. {
    27.     private $name;
    28.     private $file;
    29.     public function __construct($name, $file)
    30.     {
    31.         $this->name = $name;
    32.         $this->file = $file;
    33.     }
    34.     public function run()
    35.     {
    36.         $data = $this->file->inc();
    37.         echo "task : {$this->name} data : {$data} \n";
    38.     }
    39. }
    40. $tasks = [];
    41. $file = new File("./test.log");
    42. for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
    43.     $tasks[$i] = new Task($i, $file);
    44.     $tasks[$i]->start();
    45. }
    46. for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
    47.     $tasks[$i]->join();
    48. }
    复制代码


    结果如下图所示,当然为了保险起见,我们可以试着多运行几次,下面是我运行了25次的结果:
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