Fortran OpenMP如何用锁和sleep函数替代显式同步屏障解决阻塞问题

问题原因 #

• 死循环根源：你设置的等待退出条件是a==13，但第一个通过等待的非0线程（比如1号线程）退出循环后会立刻执行a=a+1，将a的值修改为14，剩下的2、3号线程后续拿到锁判断时，a的值永远不可能再等于13，就会一直卡在轮询循环中无法退出。
• 额外隐患：非0线程对共享变量a的修改操作没有加锁保护，存在并发竞争风险，可能导致a的最终计算结果不符合预期。

修复方案 #

仅需要将非0线程等待循环中的判断条件从a==13修改为a>=13即可，因为0号线程完成修改后a的值最小为13，后续只会递增不会降低，只要a大于等于13就说明0号线程的修改已经完成，可以退出等待。同时建议给非0线程修改a的操作也加上锁保护，避免并发问题。

修复后的核心代码片段如下：

if (num_thread .ne. 0) then  
   do
      call omp_set_lock(lck)
      if (a >= 13) then  ! 仅需把判断条件从==改成>=
         exit
      else
         call omp_unset_lock(lck)
         call system_sleep(1)
      end if            
   end do 
   call omp_unset_lock(lck)
end if

! 修改a时加锁保证线程安全
if (num_thread == 1) then
   call omp_set_lock(lck)
   a=a+1
   call omp_unset_lock(lck)
end if

!$OMP BARRIER 
if (num_thread == 2) then
   call omp_set_lock(lck)
   a=a+1
   call omp_unset_lock(lck)
end if

!$OMP BARRIER 
if (num_thread == 3) then
   call omp_set_lock(lck)
   a=a+1
   call omp_unset_lock(lck)
end if

修改后程序即可正常运行，最终输出结果和原代码一致为16。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者hakim