C语言边角料3：用纯软件来代替Mutex互斥锁-多线程

一、前言
二、Micha Hofri 算法
三、测试代码
四、总结

一、前言

在上一篇文章中，介绍了一种纯软件算法，用来实现临界区的保护功能，文章链接: C语言边角料2：用纯软件来代替Mutex互斥锁。

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首先明确一下：如果利用操作系统提供的互斥锁可以实现我需要的功能，我肯定使用互斥锁，之所以介绍 Peterson 这个算法，主要是因为它比较有意思，很小巧，可以为我们带来一些“规范的”编程之外的一些想法。

后台也有一些小伙伴对这个算法发表了一些留言，只要有想法都非常好，就怕不去想。

其中有位朋友提到，这个算法只能用在 2 个线程中，是否有其他的类似算法，可以用在多线程中?

晚上下班后，我就花了点时间找到下面的这个算法，分享一下!

二、Micha Hofri 算法

这个算法我没有找到名字，暂且以作者的名字来称呼这个算法吧!

算法截图：

从算法的主体代码看，Hofri 算法主要是扩展了 Peterson 算法，都是使用 2 个全局变量数组来控制哪个线程可以进入临界区。

这个算法的论证比较复杂，都是一些数学方面的证明，文章在这里：Proof of a Mutual Exclusion Algorithm-- A `Class'ic Example， 1989 年发表，感兴趣的小伙伴可以自行去烧脑研究。

三、测试代码

  
 
 
 
   
  
  
  // 线程操作的资源 
   
  
  
  static int num = 0; 
   
  
  
   
   
  
  
  // 创建 10 个线程 
   
  
  
  #define THREAD_NUM      10 
   
  
  
   
   
  
  
  // 这 2 个全局变量控制算法 
   
  
  
  int flag[THREAD_NUM] = {0 }; 
   
  
  
  int turn[THREAD_NUM - 1] = {0}; 
   
  
  
   
   
  
  
  // 这是线程函数 
   
  
  
  void *thread_routine(void *arg) 
   
  
  
  { 
   
  
  
      int index = *(int *)arg; 
   
  
  
   
   
  
  
      for (int i = 0; i < 10000; ++i) // 线程循环次数 
   
  
  
      { 
   
  
  
          for (int j = 1; j < THREAD_NUM - 1; j++)  
   
  
  
          { 
   
  
  
              flag[index] = j; 
   
  
  
              turn[j] = index; 
   
  
  
      L: 
   
  
  
              for (int k = 1; k < THREAD_NUM; ++k) 
   
  
  
              { 
   
  
  
                  if (k == index) continue; 
   
  
  
                  if ((flag[k] >= j) && turn[j] == index) 
   
  
  
                      goto L; 
   
  
  
              } 
   
  
  
   
   
  
  
          } 
   
  
  
   
   
  
  
          flag[index] = THREAD_NUM; 
   
  
  
           
   
  
  
          // 关键代码段 
   
  
  
          num++; 
   
  
  
           
   
  
  
          flag[index] = 0; 
   
  
  
      } 
   
  
  
      return NULL; 
   
  
  
  } 
   
  
  
   
   
  
  
  void test() 
   
  
  
  { 
   
  
  
      // 用来传递线程的索引 
   
  
  
      int index[THREAD_NUM] = {0}; 
   
  
  
       
   
  
  
      创建多个线程，执行同一个函数 
   
  
  
      pthread_t t[THREAD_NUM]; 
   
  
  
      for (int i = 0; i < THREAD_NUM; ++i) 
   
  
  
      { 
   
  
  
          index[i] = i; 
   
  
  
          pthread_create(&t[i], NULL, thread_routine, &index[i]); 
   
  
  
      } 
   
  
  
  }

编译、执行，所有线程执行结束后，共享资源 num 变量可以得到正确的结果。

四、总结

还是重复一下文章开头说的话，这里的算法仅仅是说明它可以完成保护临界区的功能，但是在实际项目中，真心不建议这么来用，毕竟代码的可维护性是非常重要的!

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