阿里2014校招笔试题（南大）——利用thread和sleep生成字符串的伪随机序列

引言：题目具体描述记不大清了，大概是：Linux平台，利用线程调度的随机性和sleep的不准确性，生成一个各位均不相同的字符数组的伪随机序列。不得使用任何库函数。（这句记得清楚，当时在想线程库算不算，题目的意思应该是：不得使用库提供的随机函数）

1.算法

当时读完题很开心，这题可以用与“《编程珠玑》取样问题（ch12, p119）”类似的算法解决。算法如下——除了第一字符（下标0）以外，为其余N-1个字符各创建一个线程，每个线程先sleep一秒（也可以更长），再将对应位置的字符和第一个字符交换；N-1个线程完成后，主线程结束。原理暗藏在题目中，sleep一秒后，因为sleep的不准确性，这N-1个线程几乎同时醒来（就绪）（试想如若sleep非常精确，各个线程醒来的顺序就会和创建顺序相同）；又由于线程调度的随机性，这时会被执行的线程是随机的，（不知先后顺序地）执行N-1次之前所述的交换所得的便是一个伪随机序列。不过当时想不起来pthread_create几个参数的顺序了（前面题的计算量不小，头都搞晕了），就随便按个顺序写了。回来后，按照当时的思路很快在电脑上写了出来：

注意：main里用sleep(2)（比N-1个线程多sleep一秒）等待其他线程只是为了写起来简单，并不严谨！

2.互斥

不过一在电脑上写出来立即意识到一个问题——第一个元素是临界资源（所有“其他线程”都想抢着用这块地）；如果不做互斥访问可能会出现——有的字符出现两次（获更多）有的字符没了，这种错误不是每次都会出现：

意识到这个错误之后，比较容易修改，只需将线程函数内对第一个元素的操作放入临界区中即可：

这次不会再有错误。for命令连续测试10次：

到此，说明这个算法没有问题。

3.同步

还应该main里的sleeep(2)改掉。main创建好N-1个线程后就应该被挂起，直到其他所有线程都“完工”后才应该被唤醒；肯定要用条件变量，main创建好其他线程后wait阻塞，其他所有线程都“完工”再被signal唤醒。为了保证这样的顺序，必须要让最后一个完工的线程知道自己是最后一个，也就是在最后一个其他线程“收工”的时候signal。只需要加个计数变量count用来标记还有多少线程没有完工，将其初始化为要创建的线程数N-1，每有一个线程“完工”就count--，判断count的值即可知道当前线程是倒数第几个完工的。(啰嗦一堆，还是上代码直观)：

需要稍加留意的是：count也是临界资源，需要放到临界区里（和str[0]一样）；另外pthread_cond_wait接口所需的pthread_mutex_t * 不能用维护“其他线程”临界的那个mutex，应该再定义一个mutex。因为pthread_cond_wait会原子性地阻塞当前线程同时unlock传入的mutex，pthread_cond_wait返回时，传入的mutex再次被锁。（APUEcn2e p309）

注：本机环境gcc 4.6.1(MinGW)