《ACE程序员指南》中领导者与跟随者模式示例代码中的bug和解决方案

本文主要是介绍《ACE程序员指南》中领导者与跟随者模式示例代码中的bug和解决方案,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

《ACE程序员指南》中线程池一章中提到了两个模式:

 

半同步半异步模式和领导者和跟随者模式,对于后者

 

书中给出了一个示例程序,为了方便说明,我把示例代码贴在这里:

 

#include "ace/config-lite.h"
#if defined (ACE_HAS_THREADS)

#include "ace/OS_NS_string.h"
#include "ace/OS_NS_sys_time.h"
#include "ace/Task.h"
#include "ace/Containers.h"
#include "ace/Synch.h"

// Listing 4 code/ch16
class Follower
{
public:
  Follower (ACE_Thread_Mutex &leader_lock)
    : cond_(leader_lock)
  {
    owner_ = ACE_Thread::self ();
  }

  //FUZZ: disable check_for_lack_ACE_OS
  int wait (void)
  {
    return this->cond_.wait ();
  }

  int signal (void)
  {
    return this->cond_.signal ();
  }
  //FUZZ: enable check_for_lack_ACE_OS

  ACE_thread_t owner (void)
  {
    return this->owner_;
  }

private:
  ACE_Condition<ACE_Thread_Mutex> cond_;
  ACE_thread_t owner_;
};
// Listing 4
// Listing 1 code/ch16
class LF_ThreadPool : public ACE_Task<ACE_MT_SYNCH>
{
public:
  LF_ThreadPool () : shutdown_(0), current_leader_(0)
  {
    ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::TP"));
  }

  virtual int svc (void);

  void shut_down (void)
  {
    shutdown_ = 1;
  }

private:
  int become_leader (void);

  Follower *make_follower (void);

  int elect_new_leader (void);

  int leader_active (void)
  {
    ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::leader_active"));
    return this->current_leader_ != 0;
  }

  void leader_active (ACE_thread_t leader)
  {
    ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::leader_active"));
    this->current_leader_ = leader;
  }

  void process_message (ACE_Message_Block *mb);

  int done (void)
  {
    return (shutdown_ == 1);
  }

private:
  int shutdown_;
  ACE_thread_t current_leader_;
  ACE_Thread_Mutex leader_lock_;
  ACE_Unbounded_Queue<Follower*> followers_;
  ACE_Thread_Mutex followers_lock_;
  static long LONG_TIME;
};
// Listing 1
// Listing 2 code/ch16
int
LF_ThreadPool::svc (void)
{
  ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::svc"));
  while (!done ())
    {
      become_leader ();  // Block until this thread is the leader.

      ACE_Message_Block *mb = 0;
      ACE_Time_Value tv (LONG_TIME);
      tv += ACE_OS::gettimeofday ();

      // Get a message, elect new leader, then process message.
      if (this->getq (mb, &tv) < 0)
        {
          if (elect_new_leader () == 0)
            break;
          continue;
        }

      elect_new_leader ();
      process_message (mb);
    }

  return 0;
}
// Listing 2
// Listing 3 code/ch16
int
LF_ThreadPool::become_leader (void)
{
  ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::become_leader"));

  ACE_GUARD_RETURN
    (ACE_Thread_Mutex, leader_mon, this->leader_lock_, -1);
  if (leader_active ())
    {
      Follower *fw = make_follower ();
      {
        // Wait until told to do so.
        while (leader_active ())
          fw->wait ();
      }

      delete fw;
    }

  ACE_DEBUG ((LM_DEBUG, ACE_TEXT ("(%t) Becoming the leader/n")));

  // Mark yourself as the active leader.
  leader_active (ACE_Thread::self ());
  return 0;
}

Follower*
LF_ThreadPool::make_follower (void)
{
  ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::make_follower"));

  ACE_GUARD_RETURN
    (ACE_Thread_Mutex, follower_mon, this->followers_lock_, 0);
  Follower *fw;
  ACE_NEW_RETURN (fw, Follower (this->leader_lock_), 0);
  this->followers_.enqueue_tail (fw);
  return fw;
}
// Listing 3
// Listing 5 code/ch16
int
LF_ThreadPool::elect_new_leader (void)
{
  ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::elect_new_leader"));

  ACE_GUARD_RETURN
    (ACE_Thread_Mutex, leader_mon, this->leader_lock_, -1);
  leader_active (0);

  // Wake up a follower
  if (!followers_.is_empty ())
    {
      ACE_GUARD_RETURN (ACE_Thread_Mutex,
                        follower_mon,
                        this->followers_lock_,
                        -1);
      // Get the old follower.
      Follower *fw;
      if (this->followers_.dequeue_head (fw) != 0)
        return -1;
      ACE_DEBUG ((LM_DEBUG,
                  ACE_TEXT ("(%t) Resigning and Electing %d/n"),
                  fw->owner ()));
      return (fw->signal () == 0) ? 0 : -1;
    }
  else
    {
      ACE_DEBUG
        ((LM_ERROR, ACE_TEXT ("(%t) Oops no followers left/n")));
      return -1;
    }
}
// Listing 5

void
LF_ThreadPool::process_message (ACE_Message_Block *mb)
{
  ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::process_message"));
  int msgId;
  ACE_OS::memcpy (&msgId, mb->rd_ptr (), sizeof(int));
  mb->release ();

  ACE_DEBUG ((LM_DEBUG,
              ACE_TEXT ("(%t) Started processing message:%d/n"),
              msgId));
  ACE_OS::sleep (1);
  ACE_DEBUG ((LM_DEBUG,
              ACE_TEXT ("(%t) Finished processing message:%d/n"),
              msgId));
}

long LF_ThreadPool::LONG_TIME = 5L;

int ACE_TMAIN (int, ACE_TCHAR *[])
{
  LF_ThreadPool tp;
  tp.activate (THR_NEW_LWP| THR_JOINABLE, 5);

  // Wait for a few seconds...
  ACE_OS::sleep (2);
  ACE_Time_Value tv (1L);

  ACE_Message_Block *mb;
  for (int i = 0; i < 30; i++)
    {
      ACE_NEW_RETURN (mb, ACE_Message_Block (sizeof(int)), -1);
      ACE_OS::memcpy (mb->wr_ptr (), &i, sizeof(int));
      ACE_OS::sleep (tv);

      // Add a new work item.
      tp.putq (mb);
    }

  ACE_Thread_Manager::instance ()->wait ();

  ACE_OS::sleep (10);

  return 0;
}

#else
#include "ace/OS_main.h"
#include "ace/OS_NS_stdio.h"

int ACE_TMAIN (int, ACE_TCHAR *[])
{
  ACE_OS::puts (ACE_TEXT ("This example requires threads."));
  return 0;
}

#endif /* ACE_HAS_THREADS */

 

我简单解释一下程序的思路:首先创建一个线程池,这个线程池中包括5个线程,每个线程都试图成为领导者,

 

但领导者只能有一个,因此一旦某个线程竞争成为领导者,其他线程只能把自己定位为跟随者,

 

并把与之相应的跟随者对象放在一个跟随者队列中,然后等待机会成为领导者,等待时跟随者线程处于挂起状态。

 

那个竞争中成为领导者的线程,试图从消息队列中抓起消息,如果消息队列中没有消息,该线程也会处于挂起状态。

 

一旦客户把一个消息放入队列(相当于添加了一个任务),领导者线程会被激活,并从消息队列中获取一条消息,

 

然后它做的第一件事情是找一个新领导者,寻找算法就是简单的从跟随者队列的头部取出跟随者,

 

指定它为新领导者,并激活该跟随者线程,当完成这些事情后,再去处理从队列中获取的消息,去执行相应的任务。

 

等它完成任务处理后,它再去努力成为领导者,如果发现目前已经有领导者,只好把自己定位为跟随者,并把与之相

 

对应的跟随者对象放入跟随者队列,等待机会成为领导者。

 

我在Windows平台上测试上述代码,确定是有问题的,最开始处理几条消息,领导者和跟随者的切换还是对的,

 

但到后来,有几个线程就永远也无法成为领导者了,最后这有两个线程在轮流坐庄,这个显然不是我们期望的结果。

 

我仔细的研究了一下线程运行的中间过程,找到了问题的原因。

 

elect_new_leader 函数在选择完跟随者线程作为新领导者后,并没有在函数中直接修改current_leader_变量为


新领导者的值,而是把该变量设置为0,修改current_leader_变量为新领导者的值事情延迟到新领导者线程被激活后

 

再去在该线程中执行,这样中间就有一个时间差,这就给了老领导者一个机会偷窃领导者的位置。

 

假设老领者已经完成了任务,这时新领导者的线程刚刚被操作系统激活,还没有来得及把current_leader_标记为

 

自己的Threadid,老领导者发现领导者的位置还没有人,直接把自己设置为领导者,而新领导者本来作为正统的被

 

选出来的领导者,在做设置领导者前,发现位置上已经有领导了,只好又继续等待,但因为elect_new_leader 函数

 

已经把它的跟随者对象从队列中移除,这样它永远没有机会成为领导者,而只能一直挂起等待了。

 

找到问题的原因后,修改bug并不复杂,只要在elect_new_leader 函数中把current_leader_改成新领导者的线程id

 

就不会出问题了,修改后的代码如下:

 

#include "ace/config-lite.h"
#if defined (ACE_HAS_THREADS)

#include "ace/OS_NS_string.h"
#include "ace/OS_NS_sys_time.h"
#include "ace/Task.h"
#include "ace/Containers.h"
#include "ace/Synch.h"
#include <sstream>

using namespace std;

// Listing 4 code/ch16
class Follower
{
public:
  Follower (ACE_Thread_Mutex &leader_lock)
    : cond_(leader_lock)
  {
    owner_ = ACE_Thread::self ();
  }

  //FUZZ: disable check_for_lack_ACE_OS
  int wait (void)
  {
    return this->cond_.wait ();
  }

  int signal (void)
  {
    return this->cond_.signal ();
  }
  //FUZZ: enable check_for_lack_ACE_OS

  ACE_thread_t owner (void)
  {
    return this->owner_;
  }

private:
  ACE_Condition<ACE_Thread_Mutex> cond_;
  ACE_thread_t owner_;
};
// Listing 4
// Listing 1 code/ch16
class LF_ThreadPool : public ACE_Task<ACE_MT_SYNCH>
{
public:
  LF_ThreadPool () : shutdown_(0), current_leader_(0)
  {
    ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::TP"));
  }

  virtual int svc (void);

  void shut_down (void)
  {
    shutdown_ = 1;
  }

private:
  int become_leader (void);

  Follower *make_follower (void);

  int elect_new_leader (void);

  int leader_active (void)
  {
    ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::leader_active"));
    return this->current_leader_ != 0;
  }

  void leader_active (ACE_thread_t leader)
  {
    ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::leader_active"));
    this->current_leader_ = leader;
  }

  void process_message (ACE_Message_Block *mb);

  int done (void)
  {
    return (shutdown_ == 1);
  }

private:
  int shutdown_;
  ACE_thread_t current_leader_;
  ACE_Thread_Mutex leader_lock_;
  ACE_Unbounded_Queue<Follower*> followers_;
  ACE_Thread_Mutex followers_lock_;
  static long LONG_TIME;
};
// Listing 1
// Listing 2 code/ch16
int
LF_ThreadPool::svc (void)
{
  ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::svc"));
  while (!done ())
    {
      become_leader ();  // Block until this thread is the leader.

      ACE_Message_Block *mb = 0;
      ACE_Time_Value tv (LONG_TIME);
      tv += ACE_OS::gettimeofday ();

      // Get a message, elect new leader, then process message.
      if (this->getq (mb, &tv) < 0)
        {
          elect_new_leader ();
          break;
        }

      elect_new_leader ();
      process_message (mb);
    }

  return 0;
}
// Listing 2
// Listing 3 code/ch16
int
LF_ThreadPool::become_leader (void)
{
  ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::become_leader"));

  ACE_GUARD_RETURN
    (ACE_Thread_Mutex, leader_mon, this->leader_lock_, -1);
  if (leader_active ())
    {
      Follower *fw = make_follower ();
      {
        // Wait until told to do so.
        while (leader_active ())
        {
          fw->wait ();
          ACE_DEBUG ((LM_DEBUG, ACE_TEXT ("(%t) thread activate!/n")));
          break;
        }
      }

      delete fw;
    }

  ACE_DEBUG ((LM_DEBUG, ACE_TEXT ("(%t) Becoming the leader/n")));

  // Mark yourself as the active leader.
  leader_active (ACE_Thread::self ());
  return 0;
}

Follower*
LF_ThreadPool::make_follower (void)
{
  ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::make_follower"));

  ACE_GUARD_RETURN
    (ACE_Thread_Mutex, follower_mon, this->followers_lock_, 0);
  Follower *fw;
  ACE_NEW_RETURN (fw, Follower (this->leader_lock_), 0);
  this->followers_.enqueue_tail (fw);
  ACE_DEBUG ((LM_DEBUG, ACE_TEXT ("(%t) thread follower enter queue/n")));
  return fw;
}
// Listing 3
// Listing 5 code/ch16
int
LF_ThreadPool::elect_new_leader (void)
{
  ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::elect_new_leader"));

  ACE_GUARD_RETURN
    (ACE_Thread_Mutex, leader_mon, this->leader_lock_, -1);
  leader_active (0);

  // Wake up a follower
  if (!followers_.is_empty ())
    {
      ACE_GUARD_RETURN (ACE_Thread_Mutex,
                        follower_mon,
                        this->followers_lock_,
                        -1);
      // Get the old follower.
      Follower *fw;
      if (this->followers_.dequeue_head (fw) != 0)
        return -1;
      leader_active (fw->owner());
      ACE_DEBUG ((LM_DEBUG,
                  ACE_TEXT ("(%t) Resigning and Electing %d/n"),
                  fw->owner ()));
      return (fw->signal () == 0) ? 0 : -1;
    }
  else
    {
      ACE_DEBUG
        ((LM_ERROR, ACE_TEXT ("(%t) Oops no followers left/n")));
      return -1;
    }
}
// Listing 5

void
LF_ThreadPool::process_message (ACE_Message_Block *mb)
{
  ACE_TRACE (ACE_TEXT ("LF_ThreadPool::process_message"));
  int msgId;
  ACE_OS::memcpy (&msgId, mb->rd_ptr (), sizeof(int));
  mb->release ();

  ACE_DEBUG ((LM_DEBUG,
              ACE_TEXT ("(%t) Started processing message:%d/n"),
              msgId));
  ACE_OS::sleep (1);
  ACE_DEBUG ((LM_DEBUG,
              ACE_TEXT ("(%t) Finished processing message:%d/n"),
              msgId));
}

long LF_ThreadPool::LONG_TIME = 5L;

int ACE_TMAIN (int, ACE_TCHAR *[])
{
  LF_ThreadPool tp;
  tp.activate (THR_NEW_LWP| THR_JOINABLE, 5);

  // Wait for a few seconds...
  ACE_OS::sleep (2);
  ACE_Time_Value tv (1L);

  ACE_Message_Block *mb;
  for (int i = 0; i < 30; i++)
    {
      ACE_NEW_RETURN (mb, ACE_Message_Block (sizeof(int)), -1);
      ACE_OS::memcpy (mb->wr_ptr (), &i, sizeof(int));
      ACE_OS::sleep (tv);

      // Add a new work item.
      tp.putq (mb);
    }

  ACE_Thread_Manager::instance ()->wait ();

  ACE_OS::sleep (10);

  return 0;
}

#else
#include "ace/OS_main.h"
#include "ace/OS_NS_stdio.h"

int ACE_TMAIN (int, ACE_TCHAR *[])
{
  ACE_OS::puts (ACE_TEXT ("This example requires threads."));
  return 0;
}

#endif /* ACE_HAS_THREADS */

 

 

这篇关于《ACE程序员指南》中领导者与跟随者模式示例代码中的bug和解决方案的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/764264

相关文章

Java中StopWatch的使用示例详解

《Java中StopWatch的使用示例详解》stopWatch是org.springframework.util包下的一个工具类,使用它可直观的输出代码执行耗时,以及执行时间百分比,这篇文章主要介绍... 目录stopWatch 是org.springframework.util 包下的一个工具类,使用它

Linux samba共享慢的原因及解决方案

《Linuxsamba共享慢的原因及解决方案》:本文主要介绍Linuxsamba共享慢的原因及解决方案,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录linux samba共享慢原因及解决问题表现原因解决办法总结Linandroidux samba共享慢原因及解决

Spring Boot 3.4.3 基于 Spring WebFlux 实现 SSE 功能(代码示例)

《SpringBoot3.4.3基于SpringWebFlux实现SSE功能(代码示例)》SpringBoot3.4.3结合SpringWebFlux实现SSE功能,为实时数据推送提供... 目录1. SSE 简介1.1 什么是 SSE?1.2 SSE 的优点1.3 适用场景2. Spring WebFlu

Java利用JSONPath操作JSON数据的技术指南

《Java利用JSONPath操作JSON数据的技术指南》JSONPath是一种强大的工具,用于查询和操作JSON数据,类似于SQL的语法,它为处理复杂的JSON数据结构提供了简单且高效... 目录1、简述2、什么是 jsONPath?3、Java 示例3.1 基本查询3.2 过滤查询3.3 递归搜索3.4

springboot security快速使用示例详解

《springbootsecurity快速使用示例详解》:本文主要介绍springbootsecurity快速使用示例,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝... 目录创www.chinasem.cn建spring boot项目生成脚手架配置依赖接口示例代码项目结构启用s

java之Objects.nonNull用法代码解读

《java之Objects.nonNull用法代码解读》:本文主要介绍java之Objects.nonNull用法代码,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐... 目录Java之Objects.nonwww.chinasem.cnNull用法代码Objects.nonN

golang 日志log与logrus示例详解

《golang日志log与logrus示例详解》log是Go语言标准库中一个简单的日志库,本文给大家介绍golang日志log与logrus示例详解,感兴趣的朋友一起看看吧... 目录一、Go 标准库 log 详解1. 功能特点2. 常用函数3. 示例代码4. 优势和局限二、第三方库 logrus 详解1.

Spring Boot结成MyBatis-Plus最全配置指南

《SpringBoot结成MyBatis-Plus最全配置指南》本文主要介绍了SpringBoot结成MyBatis-Plus最全配置指南,包括依赖引入、配置数据源、Mapper扫描、基本CRUD操... 目录前言详细操作一.创建项目并引入相关依赖二.配置数据源信息三.编写相关代码查zsRArly询数据库数

SpringBoot实现MD5加盐算法的示例代码

《SpringBoot实现MD5加盐算法的示例代码》加盐算法是一种用于增强密码安全性的技术,本文主要介绍了SpringBoot实现MD5加盐算法的示例代码,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习... 目录一、什么是加盐算法二、如何实现加盐算法2.1 加盐算法代码实现2.2 注册页面中进行密码加盐2.

python+opencv处理颜色之将目标颜色转换实例代码

《python+opencv处理颜色之将目标颜色转换实例代码》OpenCV是一个的跨平台计算机视觉库,可以运行在Linux、Windows和MacOS操作系统上,:本文主要介绍python+ope... 目录下面是代码+ 效果 + 解释转HSV: 关于颜色总是要转HSV的掩膜再标注总结 目标:将红色的部分滤