concurrency - Ada 并发问题

Question

我需要一些帮助和一些见解。这是 Ada-2005 中的一个程序，有 3 个任务。输出是“z”。如果这 3 个任务没有按照它们在程序中的放置顺序发生，则输出可能会从 z = 2、z = 1 到 z = 0 变化(这在程序中很容易看到，尝试互斥以确保输出是 z = 2)。

WITH Ada.Text_IO; USE Ada.Text_IO;
WITH Ada.Integer_Text_IO; USE Ada.Integer_Text_IO; 
WITH System; USE System;

procedure xyz is 
   x : Integer := 0; 
   y : Integer := 0; 
   z : Integer := 0;

   task task1 is
      pragma Priority(System.Default_Priority + 3);
   end task1;

   task task2 is
      pragma Priority(System.Default_Priority + 2);
   end task2;

   task task3 is
      pragma Priority(System.Default_Priority + 1);
   end task3;

   task body task1 is
   begin
      x := x + 1;
   end task1;

   task body task2 is
   begin
      y := x + y;
   end task2;

   task body task3 is
   begin
      z := x + y + z;
   end task3;

begin 
   Put(" z = ");
   Put(z); 
end xyz;

我第一次尝试这个程序

(a) 没有编译指示，结果:在 100 次尝试中，出现 2: 86，出现 1: 10，出现 0: 4。

然后

(b) 使用编译指示，结果:在 100 次尝试中，出现 2: 84，出现 1: 14，出现 0: 2。

这是出乎意料的，因为两个结果几乎相同。这意味着无论是否有编译指示，输出都具有相同的行为。

那些 Ada 并发专家请阐明这个主题。还邀请使用信号量的替代解决方案(如果可能)。

进一步我认为，对于关键过程(这就是我们对 Ada 所做的)，使用编译指示时，结果应该是 z = 2，始终为 100%，因此或以其他方式，该程序应被称为 85% 关键! !!! (艾达不应该这样)

Answer 1

执行这三个操作的 protected 对象可能看起来像这样。但请注意，这只是确保三个变量 x、y 和 z 与更新发生的顺序一致；它没有提及订单。

   protected P is
      procedure Update_X;
      procedure Update_Y;
      procedure Update_Z;
      function Get_Z return Integer;
   private
      X : Integer := 0;
      Y : Integer := 0;
      Z : Integer := 0;
   end P;
   protected body P is
      procedure Update_X is
      begin
         X := X + 1;
      end Update_X;
      procedure Update_Y is
      begin
         Y := Y + X;
      end Update_Y;
      procedure Update_Z is
      begin
         Z := X + Y + Z;
      end Update_Z;
      function Get_Z return Integer is
      begin
         return Z;
      end Get_Z;
   end P;

另一方面，为了确保三个任务以正确的顺序“提交结果”，您可以重写 P，以便对 Update_Y 的调用将阻塞，直到调用 Update_X:Get_Z 现在必须是带有输出参数而不是函数的条目。

  protected P is
      entry Update_X;
      entry Update_Y;
      entry Update_Z;
      entry Get_Z (Result : out Integer);
   private
      X_Updated : Boolean := False;
      Y_Updated : Boolean := False;
      Z_Updated : Boolean := False;
      X : Integer := 0;
      Y : Integer := 0;
      Z : Integer := 0;
   end P;
   protected body P is
      entry Update_X when True is
      begin
         X := X + 1;
         X_Updated := True;
      end Update_X;
      entry Update_Y when X_Updated is
      begin
         Y := Y + X;
         Y_Updated := True;
      end Update_Y;
      entry Update_Z when Y_Updated is
      begin
         Z := X + Y + Z;
         Z_Updated := True;
      end Update_Z;
      entry Get_Z (Result : out Integer) when Z_Updated is
      begin
         Result := Z;
      end Get_Z;
   end P;

这三个任务现在可以具有您喜欢的任何优先级。但调用 Update_Z 的任务将阻塞，直到其他两个任务报告为止。