Asynchronous Agents Library – message block 7. ( join & multitype_join )

Asynchronous Agents Library
– message block 7. ( join & multitype_join )

작성자: 임준환( mumbi at daum dot net )

 

시작하는 글

 이 글에서는 동기화 메커니즘으로 사용할 수 있는 join 과 multitype_join 에 대해서 알아보겠습니다. join 은 이전 글에서 소개한 choice 와 함께 동기화 메커니즘으로 사용할 수 있습니다.

 

join< _Type, _JType >

 join 은 연결된 모든 message block 에서 message 를 받아올 때까지 기다리는 역할을 합니다. join 의 이 역할을 수행하기 위해서는 전달 함수인 receive() 와 함께 사용해야 합니다.

 템플릿 매개변수인 _Type 은 message 의 타입입니다. 연결된 message block 들이 처리하는 message 타입으로 같은 타입이어야 합니다.

 템플릿 매개변수인 _JType 은 join 의 타입입니다. join 은 2가지 종류가 있습니다. 하나는 greedy 이고, 다른 하나는 non_greedy 입니다.

 _JType 에는 greedy 또는 non_greedy 를 사용할 수 있으며, 기본 템플릿 인자로 non_greedy 가 지정되어 있습니다.

 join 타입은 다음과 같은 enum 형으로 정의되어 있습니다.

enum join_type { 
    greedy = 0,
    non_greedy = 1 
};

[ 코드1. join 타입 ]

 두 타입의 join 모두 연결된 message block 들에서 message 를 받아올 때까지 기다리는 기능은 같습니다. 그렇다면 다른 점에 대해서 알아보겠습니다.

 기본 인자로 지정된 non_greedy 타입은 연결된 message block 들 중 어떤 message block 이 먼저 message 를 받아올 수 있는 상태가 되더라도 연결된 모든 message block 들이 모두 message 를 받아올 수 있는 상태가 될 때까지 message block 에 받아올 수 있는 message 들을 유지합니다. 연결된 모든 message block 들에서 message 를 받아올 수 있을 때가 되면 한꺼번에 message 들을 받아옵니다.

 반면 greedy 타입은 연결된 message block 들 중 어떤 message block 이 먼저 message 를 받아올 수 있는 상태가 되면 그 message 를 미리 받아옵니다. 이 때 이 message block 이 unbounded_buffer 라면 이로 인해 join 이 받아간 message 가 제거됩니다.

 

멤버 함수

 생성자와 소멸자를 제외한 public 인 멤버 함수가 없습니다. 하지만 ISource 인터페이스를 재정의한 link_target() 을 사용할 수 있으며, 이 함수는 join 과 다른 message block 을 연결하는데 사용하게 됩니다.

 가장 기본적인 생성자의 매개변수는 연결할 message block 의 개수입니다. 이 개수보다 실제로 연결된 message block 의 개수가 많으면 런타임에 에러를 발생하고, 적으면 교착상태에 빠지게 됩니다. 생성자의 매개변수로 지정된 message block 의 개수가 연결되어 message 를 받을 때까지 대기하기 때문입니다.

 

특징

 message block 이 join 을 연결할 경우 몇 가지의 특징들이 있습니다.

• 하나의 message block 이 여러 개의 join 에 연결될 경우, 먼저 연결된 join 에 message 를 보냅니다.
• 연결된 join 들 중 greedy join 이 있을 경우 greedy join 에게 먼저 message 를 보냅니다.
• 연결된 join 들 중 greedy join 이 여러 개일 경우, 먼저 연결된 greedy join 에 message 를 보냅니다.

 

 또한 어떤 mesage block 들은 join 과 함께 사용할 수 없습니다.

• single_assignment 는 단 한번만 send() 가 적용되고 이 후의 send() 는 무시되기 때문에 join 은 single_assignment 으로부터 message 를 한번만 받을 수 있다. 두 번 이상은 받을 수 없기 때문에 무한대기하게 되어 교착상태에 빠진다.
• transformer 는 join 에 연결한 후, 연결한 transformer 로 부터 message 를 받아가면 에러를 발생한다.

 

multitype_join< _TupleType, _JType >

 multitype_join 은 join 과 같은 기능을 하지만 다른 종류의 message 들을 받을 수 있습니다. 그래서 템플릿 매개변수가 message 타입이 아닌 tuple 타입을 받습니다. tuple 에 사용할 수 있는 타입은 choice 에서 사용하는 tuple 의 특징과 같습니다.

 multitype_join 의 타입은 join 과 마찬가지로 greedy 와 non_greedy 를 사용할 수 있습니다.

 

멤버 함수

생성자와 소멸자를 제외한 public 인 멤버 함수는 없고, 인터페이스를 재정의한 멤버 함수들이 있습니다.

 

헬퍼 함수

 tuple 을 사용하는 choice 처럼 multitype_join 도 tuple 을 사용하므로 헬퍼 함수 없이는 굉장히 길고 복잡한 선언이 필요합니다.

그래서 다음과 같은 헬퍼 함수를 제공합니다.

unbounded_buffer< int > i;
unbounded_buffer< float > f;
unbounded_buffer< bool > b;

auto j = make_join( &i, &f, &b );

[ 코드2. 헬퍼 함수 make_join ]

 

예제

 join 의 특징을 살펴볼 수 있는 간략한 예제를 보겠습니다.

 

시나리오

 보통 온라인 게임에서 게임을 시작하게 되면 연결된 모든 클라이언트가 모두 로딩이 완료된 후 동시에 게임을 시작하게 됩니다. 그것을 join 을 이용해서 시뮬레이션 해보겠습니다.

 

코드

#include <iostream>
#include <array>
#include <random>
#include <agents.h>

using namespace std;
using namespace Concurrency;

const unsigned int CLIENT_COUNT = 10;

class Loader
	: public agent
{
public:
	~Loader()
	{
		this->isComplete.unlink_targets();
	}

	Loader( unsigned long id, join< bool >& synchronizer )
		: random_generator( id )
	{
		this->isComplete.link_target( &synchronizer );
	}

protected:
	void run()
	{
		this->Loading();

		send( this->isComplete, true );
		wcout << L"Load is complete." << endl;
		
		this->done();
	}

private:
	void Loading()
	{
		unsigned int loadingTime = random_generator() % 3000 + 1000;
		Concurrency::wait( loadingTime );
		wcout << L"Loading time: " << loadingTime / 1000.0f << L" sec..";
	}

private:	
	single_assignment< bool >	isComplete;
	mt19937						random_generator;
};

int main()
{	
	join< bool > synchronizer( CLIENT_COUNT );
	
	array< Loader, CLIENT_COUNT > loaderArray = {
		Loader( 1, synchronizer ),
		Loader( 2, synchronizer ),
		Loader( 3, synchronizer ),
		Loader( 4, synchronizer ),
		Loader( 5, synchronizer ),
		Loader( 6, synchronizer ),
		Loader( 7, synchronizer ),
		Loader( 8, synchronizer ),
		Loader( 9, synchronizer ),
		Loader( 10, synchronizer ),
	};

	for_each( loaderArray.begin(), loaderArray.end(), []( Loader& loader ) { loader.start(); } );

	receive( synchronizer );

	wcout << L"Game Start!" << endl;

	for_each( loaderArray.begin(), loaderArray.end(), []( Loader& loader ) { agent::wait( &loader ); } );
}

[ 코드3. join 을 이용한 동기화 예제 ]

 10개의 클라이언트 역할을 하는 agent가 있고, 각 클라이언트마다 로딩 속도가 다른 것을 시뮬레이션 하기 위해 난수를 사용하여 로딩 시간을 결정하였습니다.

 각 agent 는 완료를 나타내는 single_assignment 를 하나의 join 에 연결하여 로딩이 모두 완료될 때까지 기다립니다.

  join 에서 message 를 받는다는 것이 동기화가 완료된 것이므로 바로 게임을 시작합니다.

 

[ 그림1. join 을 이용한 동기화 예제 ]

 

마치는 글

 이번 글에서 join 및 multitype_join 에 대해서 알아보았습니다.

 choice 와 비교해서 choice 는 연결된 message block 들 중 먼저 들어온 message 가 있으면 바로 message 를 받을 수 있던 반면에 join 은 연결된 message block 들로부터 message 를 모두 받을 때까지 대기합니다.

 이 message block 들, choice 와 join, multitype_join 은 Win32 API 의 WaitForMultipleObjects() 와 비슷한 기능을 한다는 것을 알 수 있습니다.

 이 message block 들의 특징은 외부 이벤트 객체가 아닌 데이터 자체가 이벤트로 바인딩되어 처리된다는 점입니다.

결론적으로 이 message block 들을 이용해 동기화를 구현할 수 있음을 알 수 있습니다.