屏障

屏障是多线程同步的一种方法。barrier意为屏障或者栏杆，把先后到达的多个线程挡在同一栏杆前，直到所有线程到齐，然后撤下栏杆同时放行。先到达的线程将会阻塞，等到所有调用pthread_barrier_wait()函数的线程（数量等于屏障初始化时指定的count）都到达后，这些线程才会由阻塞状态进入就绪状态再次参与系统调度。

屏障是基于条件变量和互斥锁实现的。主要操作包括：调用pthread_barrier_init()初始化一个屏障，其他线程调用pthread_barrier_wait()，所有线程到期后线程唤醒进入准备状态，屏障不在使用调用pthread_barrier_destroy()销毁一个屏障。

屏障控制块

创建一个屏障前需要先定义一个pthread_barrier_t屏障控制块。pthread_barrier_t是pthread_barrier结构体类型的重定义，定义在pthread.h头文件里。

struct pthread_barrier
{
    int count;    /*指定的等待线程个数*/
    pthread_cond_t cond;        /* 条件变量 */
    pthread_mutex_t mutex;    /* 互斥锁 */
};
typedef struct pthread_barrier pthread_barrier_t;

创建屏障

函数原型

    int pthread_barrier_init(pthread_barrier_t *barrier,
                            const pthread_barrierattr_t *attr,
                            unsigned count);

     参数    描述

    attr    指向屏障属性的指针，传入NULL，则使用默认值，非NULL必须使用PTHREAD_PROCESS_PRIVATE
 
 barrier    屏障句柄
 
   count    指定的等待线程个数

函数返回

初始化成功返回0，参数无效返回EINVAL。

此函数会创建一个barrier屏障，并根据默认的参数对屏障控制块的条件变量和互斥锁初始化，初始化后指定的等待线程个数为count个，必须对应count个线程 调用pthread_barrier_wait()。

attr一般设置NULL使用默认值即可，具体会在线程高级编程一章介绍。

销毁屏障

函数原型

    int pthread_barrier_destroy(pthread_barrier_t *barrier);

     参数    描述

  barrier    屏障句柄

函数返回

销毁成功返回0，参数无效返回EINVAL。

此函数会销毁一个barrier屏障。销毁之后屏障的属性及控制块参数将不在有效，但可以调用pthread_barrier_init()重新初始化。

等待屏障

函数原型

    int pthread_barrier_wait(pthread_barrier_t *barrier);

     参数    描述

  barrier    屏障句柄

函数返回

等待成功返回0，参数无效返回EINVAL，死锁返回EDEADLK。

此函数同步等待在barrier前的线程，由每个线程主动调用，若屏障等待线程个数count不为0，count将减1，若减1后count为0，表明所有线程都已经到达栏杆前，所有到达的线程将被唤醒重新进入就绪状态，参与系统调度。若减一后count不为0，表明还有线程没有到达屏障，调用的线程将阻塞直到所有线程到达屏障。

屏障示例代码

此程序会创建3个线程，初始化一个屏障，屏障等待线程数初始化为3。3个线程都会调用pthread_barrier_wait()等待在屏障前，当3个线程都到齐后，3个线程进入就绪态，之后会每隔2秒打印输出计数信息。

#include <pthread.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
 
/* 线程控制块 */
static pthread_t tid1;
static pthread_t tid2;
static pthread_t tid3;
/* 屏障控制块 */
static pthread_barrier_t barrier;
/* 函数返回值检查函数 */
static void check_result(char* str,int result)
{
    if (0 == result)
    {
            printf("%s successfully!\n",str);
    }
    else
    {
            printf("%s failed! error code is %d\n",str,result);
    }
}
/*线程1入口函数*/
static void* thread1_entry(void* parameter)
{
    int count = 0;
 
    printf("thread1 have arrived the barrier!\n");
    pthread_barrier_wait(&barrier);    /* 到达屏障，并等待其他线程到达 */
 
    while (1)
    {
        /* 打印线程计数值输出 */
        printf("thread1 count: %d\n",count ++);
 
        /* 休眠2秒*/
        sleep(2);
    }
}
/*线程2入口函数*/
static void* thread2_entry(void* parameter)
{
    int count = 0;
 
    printf("thread2 have arrived the barrier!\n");
    pthread_barrier_wait(&barrier);
 
    while (1)
    {
        /* 打印线程计数值输出 */
        printf("thread2 count: %d\n",count ++);
 
        /* 休眠2秒*/
        sleep(2);
    }
}
/* 线程3入口函数 */
static void* thread3_entry(void* parameter)
{
    int count = 0;
 
    printf("thread3 have arrived the barrier!\n");
    pthread_barrier_wait(&barrier);
 
    while (1)
    {
        /* 打印线程计数值输出 */
        printf("thread3 count: %d\n",count ++);
 
        /* 休眠2秒*/
        sleep(2);
    }
}
/* 用户应用入口 */
int rt_application_init()
{
    int result;
    pthread_barrier_init(&barrier,NULL,3);
 
    /*创建线程1,线程入口是thread1_entry, 属性参数设为NULL选择默认值，入口参数为NULL*/
    result = pthread_create(&tid1,NULL,thread1_entry,NULL);
    check_result("thread1 created",result);
 
    /*创建线程2,线程入口是thread2_entry, 属性参数设为NULL选择默认值，入口参数为NULL*/
    result = pthread_create(&tid2,NULL,thread2_entry,NULL);
    check_result("thread2 created",result);
 
    /*创建线程3,线程入口是thread3_entry, 属性参数设为NULL选择默认值，入口参数为NULL*/
    result = pthread_create(&tid3,NULL,thread3_entry,NULL);
    check_result("thread3 created",result);
 
}