带约束的并发任务执行的设计模式

Question

我有 3 类任务（I、D、U），它们进入队列，同一类的任务必须按顺序处理。我希望任务尽可能同时运行；但是有一些限制：

• U 和 D 不能同时运行
• U 和 I 不能同时运行
• I(n) 要求 U(n) 已完成

Q: 哪种设计模式适合此类问题？

我正在考虑两种方法：

方法 1： 每个任务使用 1 个线程，每个线程都有自己的队列。每个线程都有一个同步启动阶段，在该阶段检查启动条件，然后运行，然后是同步停止阶段。很容易看出这将提供良好的并发性，但我不确定它是否正确实现我的约束并且不会死锁。

D_Thread { ...
 while (task = D_Queue.take()) {
  synchronized (State) {   // start phase
   waitForU();
   State.setRunning(D, true);
  }
  run(task);  // run phase
  synchronized (State) {   // stop phase
    State.setRunning(D, false) 
  }
 }
}

方法 2： 或者，单个调度线程管理执行状态，并在 ThreadPool 中调度任务，必要时等待当前调度的任务完成。

Answer 1

Objective-C Foundation 框架包含满足其中一些要求的类 NSOperationQueue 和 NSOperation。 NSOperationQueue 表示一个 NSOperation 队列。队列同时运行可配置的最大数量的操作。操作具有优先级和一组依赖关系；操作所依赖的所有操作必须在队列开始运行该操作之前完成。这些操作被安排在动态大小的线程池上运行。

您需要的是一个更智能的 NSOperationQueue 版本，它应用您所表达的约束，但是 NSOperationQueue 和公司提供了一个示例，说明您的问题在生产中是如何大致解决的类似于您在线程池上运行任务的调度线程的第二个建议解决方案的框架。

Answer 2

实际上，这比看起来更简单：主要需要一个互斥体：

IThread(int k) {
 synchronized (u_mutex) {
  if (previousUSet.contains(k))) U(k);
 }
 I(k);
}

DThread(int k) {
 synchronized (u_mutex) {
  D(k);
  previousUSet.add(k);
 }
}