使用pthreads的PHP中的竞赛条件

Question

我有一些小代码演示如何在多线程PHP中执行竞争条件。

这个想法是我和我的朋友一起做饭。如果锅里已经有配料了，那么锅就不能煮了。

等级锅：

class Pot
{
public $id;
function __construct()
{
$this->id = rand();
}
public $ingredient;
public function cook($ingredient, $who, $time){
if ($this->ingredient==null){
$this->ingredient = $ingredient;
print "pot".$this->id.'/'.$who." cooking ".$this->ingredient. " time spent: ".$time." n";
sleep($time);
print "pot".$this->id.'/'.$who." had flush ingredient n";
$this->ingredient = null;

}else{
throw new Exception("Pot still cook ".$this->ingredient);
}
}
}

类友：

class Friend extends Thread
{
/**
* @var Pot
*/
protected $pot;
function run() {
Cocking::cleanVegetable("Friend");
print "Friend will cook: n";
$this->pot->cook("vegetable", 'Friend',4);
Cocking::digVegetable("Friend");
}
public function __construct($pot)
{
$this->pot = $pot;
}
}

我的分类：

class My
{
/**
* @var Pot
*/
private $pot;
public function doMyJob(){
Cocking::cleanRice("I");
print "I will cook: n";
$this->pot->cook("rice", "I",10);

Cocking::digRice("I");
}
public function playGame(Friend $friend){
print "play with friend n";
}
public function __construct($pot)
{
$this->pot = $pot;
}
}

类烹饪：

<?php

class Cocking
{
static function cleanRice($who){
print $who." is cleaning rice n";
}
static function cleanVegetable($who){
print $who."is cleaning vegetable n";
}

static function digRice($who){
print $who." is digging rice n";
}
static function digVegetable($who){
print $who." is digging vegetable n";
}
}

运行脚本：

require_once "Friend.php";
require_once "My.php";
require_once "Cocking.php";
require_once "Pot.php";
$pot = new Pot();
$friend = new Friend($pot);
$my = new My($pot);
$friend->start();
$my->doMyJob();
$friend->join();
$my->playGame($friend);

这是如此的扭曲以至于输出永远不会抛出异常？我认为这种情况总是会发生。

root@e03ed8b56f21:/app/RealLive# php index.php
Friendis cleaning vegetable
I is cleaning rice
Friend will cook:
I will cook:
pot926057642/I cooking rice time spent: 10
pot926057642/Friend cooking vegetable time spent: 4
pot926057642/Friend had flush ingredient
Friend is digging vegetable
pot926057642/I had flush ingredient
I is digging rice
play with friend

Pot已经被我用过了，但我的朋友仍然可以用它来做饭。那太变态了？我预计结果是：

Friend will cook:
I will cook:
pot926057642/I cooking rice time spent: 10
PHP Fatal error:  Uncaught Exception: Pot still cook rice in /app/RealLive/Pot.php:23
Stack trace:
#0 /app/RealLive/My.php(14): Pot->cook('rice', 'I', 10)
#1 /app/RealLive/index.php(12): My->doMyJob()
#2 {main}
thrown in /app/RealLive/Pot.php on line 23

ps：我的env是

PHP 7.0.10 (cli) (built: Apr 30 2019 21:14:24) ( ZTS )
Copyright (c) 1997-2016 The PHP Group
Zend Engine v3.0.0, Copyright (c) 1998-2016 Zend Technologies

非常感谢您的评论。

Answer 1

您的假设似乎是，您的if条件后面跟着一个直接成员分配总是需要一次性运行。然而，Friend完全有可能在线程中运行这行代码：

if ($this->ingredient==null){

并得出继续的结论，但在它到达分配$this->ingredient的下一行之前，执行切换回My/主线程，在那里它也到达这一行：

if ($this->ingredient==null){

由于Friend已经通过了if，但还没有开始实际分配成分，因此My现在也可以通过内部。无论接下来运行什么都无关紧要，现在您可以同时访问锅中烹饪的两个线程。

附加更正/注意：由于$this->ingredient不是Volatile，因此该示例似乎也不起作用。然而，这仍然会使它容易出现高于比赛条件的情况，因此仍然是一个坏主意。

如何正确执行：您确实需要使用互斥或同步部分来进行正确的同步。此外，从不假设线程不能在任何位置的中间切换，包括任何两行，如if后面跟着一个变量assign，该变量assign是一对。

以下是关于synchronized部分的PHP文档：https://www.php.net/manual/en/threaded.synchronized.php

Answer 2

在多线程应用程序中读取和写入变量并不能保证同步，您需要一些同步机制，该变量应该声明为原子变量，以确保一次只有一个线程可以访问它进行读取或写入，以保证两个线程之间的一致性，或者使用互斥来同步共享资源之间的访问(lock/trylock/unlock(。

目前的情况是，两个线程并行运行，成分变量取随机值​​取决于执行顺序，并且当最长的睡眠结束时，应用程序退出。

在下面的例子中，我使用了flock，这是在多个进程之间同步访问的最简单的系统之一，在测试期间，我遇到了问题，因为Friend构造函数可能没有在同一个线程中执行，而不是在同一实例的run函数中执行。。。有很多因素需要考虑，php中的Thread在我看来似乎不受欢迎，而且与语言相比，实现有点复杂​​如C.

class Friend extends Thread
{
protected $pot;
function run() {
$this->pot->cook("vegetable", 'Friend',2);
}
public function __construct($pot)
{
$this->pot = $pot;
}
}

class Pot
{
public $id;
public $ingredient;
function __construct()
{
$this->id = rand();
}
public function cook($ingredient, $who, $time)
{
$fp = fopen('/tmp/.flock.pot', 'r');
if (flock($fp, LOCK_EX|LOCK_NB)) {
if ($this->ingredient==null){
$this->ingredient = $ingredient;
print "pot".$this->id.'/'.$who." cooking ".$this->ingredient. " time spent: ".$time." n";
sleep($time);
print "pot".$this->id.'/'.$who." had flush ingredient n";
$this->ingredient = null;
}
flock($fp, LOCK_UN);
} else {
// throw new Exception("Pot still cook ".$this->ingredient);
print "ingredient busy for {$this->id}/$whon";
}
fclose($fp);
}
}
class My
{
private $pot;
public function run(){
$this->pot->cook("rice", "I",3);
}
public function __construct($pot)
{
$this->pot = $pot;
}
}
touch('/tmp/.flock.pot');
$pot = new Pot();
$friend = new Friend($pot);
$my = new My($pot);
$friend->start();
sleep(1); // try comment me
$my->run();
$friend->join();
unlink('/tmp/.flock.pot');

Answer 3

程序的每个线程都有自己的内存。在这个例子中它是CCD_ 12并且被保存在主存储器中。并且线程之一已经读取&更改了它，更改后的内容不会反映到主存储器中

所以其他线程看不到这种变化。所以我们应该使CCD_ 13扩展CCD_。

或者使块同步：

if ($this->ingredient==null)
$this->ingredient = $ingredient;