c - 同步线程，互斥量

Question

我正在尝试做作业，但我被这些线程卡住了。创建线程时会调用此函数:

size_t* mines, gold = 0, gold_collected = 0;
pthread_mutex_t mine_mutex;
int last_mine = 0;

void* dig(void *mine_start) {
        int current_worker = (int)mine_start;
        int mine = (int)mine_start;

//      printf("Hello, it's me, thread %d\n", current_worker);

        while(gold != 0) {
                if(mine > last_mine - 1) {
                        mine = 0;
                }
                pthread_mutex_lock(&mine_mutex);
                if(mines[mine] != 0) {
                        //printf("All gold %zd\n", gold);
                        //printf("Gold in mine %zd with number %d\n", mines[mine], mine);
                        printf("Worker %d entered mine %d\n", current_worker, mine);
                        gold -= 10;
                        mines[mine] -= 10;
                        gold_collected += 10;
                        //sleep(1);    
                }
                pthread_mutex_unlock(&mine_mutex);
                ++mine;
        }
        pthread_exit(NULL);
}

我的问题是，当我有 5 个矿井和 2 个 worker 时，只有一个 worker 进入矿井挖掘黄金。我如何旋转我的线程，以便所有线程都可以从矿井中挖掘？

Answer 1

如果你想要每个矿井 1 个矿工，但你的矿工数量比矿山多，那么你必须决定当所有矿山都在使用时，闲置的矿工将做什么。此外，如果每个矿都有一个互斥量，并且每个人都试图拿走第一个互斥量，那么只有一个矿 union 获胜，而其他人仍然会阻止。您可以使用尝试锁，但是当所有矿山都满时，矿工将忙于等待。

您可以使用用地雷数量初始化的信号量。每个矿工在成功获取信号量后都会知道有一个矿可供他们使用，但他们不知道是哪一个。您可以使用单个互斥锁来保护所有地雷的使用状态。获取到信号量后，再获取互斥锁，寻找可用的矿山，将其标记为正在使用，释放互斥锁并开始挖矿。然后，当你完成后，重新获取互斥量，将地雷标记为可用，释放互斥量，然后释放信号量。

最后，您可以使用条件变量和互斥量来代替信号量。获取互斥量，并寻找可用的地雷。如果找不到，请阻止 condvar。如果你确实找到了一个，将其标记为正在使用，释放互斥锁，然后开始挖矿。完成后，重新获取互斥锁，将矿机标记为可用，向 condvar 发出信号，然后释放互斥锁。在 condvar 上唤醒的线程将自动重新获取互斥锁，并且应该循环并重新寻找可用的地雷。在这种情况下，向 condvar 发送信号而不是广播就足够了；尽管广播可以更安全。

此外，一旦您拥有并行矿工，您将不得不重新考虑全局黄金和 gold_collected。由于您的矿工将在不持有互斥锁的情况下进行实际挖掘，因此他们无法在挖掘时更新这些全局变量。他们应该在本地记录他们开采的黄金数量，并在重新获得互斥锁后更新全局。也许 gold 可以在矿工进入矿山之前扣除，并且 gold_collected 在离开矿山后更新(两者都持有互斥锁)。不持有互斥锁时，读取黄金也有点不确定，因为它可能会在您的下方发生变化...