主线故事:
有4个人玩游戏输了,惩罚:
1 分别使用4台不同的ATM机给我存钱
2 必须一块一块的存
3 存完还得在ATM上看一下我的余额
设计模式:
1 每个人使用一条单独的线程,再准备一个计时线程用来输出时间
2 存钱 涉及到 对共享资源的读写,是原子操作需要用锁保护 这里使用自旋锁
3 都存完钱后需要等待 在各自的ATM上回显余额 这里使用屏障技术
4 如果在主线程中回显 对应他们给我打电话告诉我存完了 我自己看一下 则不需要使用屏障
因为 join保证了 我查看是在所有操作都完成的情况下进行的
运行环境:
unix-like系统 或 GNU_C库 或 同等条件 可以在IDE集成环境下也可以编译后在终端单独运行
进程持续1分钟以内
#define _GNU_SOURCE
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/msg.h>
#include <time.h>pthread_spinlock_t spinlock;
pthread_barrier_t barrier;
// 这是被cancel的时间显示线程的清理函数
void cleanup_func(void *p)
{printf("%ld pthread_exit\n", pthread_self());
}
// 用于显示时间的线程
void *get_time(void *p)
{// 注册清理函数pthread_cleanup_push(cleanup_func, NULL);// 每隔1秒显示当前时间while (1){time_t rawtime;struct tm *info;char buffer[128];time(&rawtime);info = localtime(&rawtime);strftime(buffer, 128, "%H:%M:%S", info);printf("%s\n", buffer);sleep(1);}pthread_cleanup_pop(1);pthread_exit(NULL);
}
// 用于回显余额
void balance_echo()
{char buf[128] = {0};// 打开int fd = open("account_balance", O_RDWR);// 读pread(fd, buf, 128, 0);// 打印在stdoutprintf("卡内余额:$%s\n", buf);// 关闭close(fd);
}
// 用于处理每台ATM不同的存钱逻辑
void atm_handler(int serial_number)
{char buf[128] = {0};int fd = open("account_balance", O_RDWR);// 储蓄序列号乘以500000的钱int count = serial_number * 500000;// 上自旋锁pthread_spin_lock(&spinlock);// 读取余额pread(fd, buf, 128, 0);// 字符串转整数long long ab = strtoll(buf, NULL, 10);for (size_t i = 0; i < count; i++){// 一块一块加,测试自旋锁是不是好使ab += 1;// 写入buf,整数转字符串snprintf(buf, 128, "%lld", ab);// 写入余额文件pwrite(fd, buf, strlen(buf), 0);}// 解自旋锁pthread_spin_unlock(&spinlock);close(fd);
}
void *spinlock_in_barrier(void *p)
{// void*标准转整 便于使用int num = *((int *)p);// 调用ATM储蓄逻辑atm_handler(num);// 当某线程到达屏障点时输出printf("%ld 到达了屏障点\n", pthread_self());// 等4个储蓄线程全到pthread_barrier_wait(&barrier);// 每个线程在自己的ATM显示屏上查询余额,而不是在主线程中balance_echo();// 线程结束printf("%ld pthread_exit\n", pthread_self());pthread_exit(NULL);
}void account_balance_init()
{// 如果该文件存在就删除if (access("account_balance", F_OK) == 0){remove("account_balance");}// 创建文件且有读写权限int fd = open("account_balance", O_RDWR | O_CREAT, 0700);// 卡内初始余额就是5块钱char buf[8] = "5";write(fd, buf, strlen(buf));close(fd);
}
// 创建1个计时线程,4个ATM线程并回收他们
void create_join_pthread()
{pthread_t tids[5] = {0};int i;// ATM的序列号,表示不同的ATM,存不同数额的钱int arr[5] = {0, 2, 4, 6, 8};pthread_create(&tids[0], NULL, get_time, NULL);for (i = 1; i < 5; i++){pthread_create(&tids[i], NULL, spinlock_in_barrier, &arr[i]);}for (i = 1; i < 5; i++){pthread_join(tids[i], NULL);printf("%lu join\n", tids[i]);}// 当4条ATM线程都返回时,回收计时线程if (pthread_cancel(tids[0])){perror("cancel");}pthread_join(tids[0], NULL);printf("%lu join\n", tids[0]);
}
int main()
{// 初始化账户余额文件 ,设为5块钱account_balance_init();// 初始化自旋锁pthread_spin_init(&spinlock, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);// 初始化屏障,设为需要触发4次pthread_barrier_init(&barrier, NULL, 4);// 创建及回收5条线程create_join_pthread();// 销毁自旋锁pthread_spin_destroy(&spinlock);// 销毁屏障pthread_barrier_destroy(&barrier);return 0;
}
)
