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Abseil Code Review · 37/79

absl::BlockingCounter·Barrier — 다중 thread 조율

· Hawk · 3분 읽기

#한 줄 요약

BlockingCounterN개 작업이 모두 완료될 때까지 대기한다 (fanout-fanin). BarrierN개 thread가 모두 도착하면 모두 동시에 진행시킨다 (rendezvous). 둘 다 한 번만 동작하며, parallel coordination의 두 주요 패턴을 직접 표현한다.

#동기

병렬 작업 분배 후 합류는 흔한 패턴이다.

  • map-reduce의 map 단계 완료 대기
  • 여러 worker가 결과를 모은 후 다음 단계 진입
  • 테스트에서 여러 thread가 같은 시점에 시작하도록 동기화

표준 도구 조합으로 구현 가능하지만 코드가 늘어진다. BlockingCounter/Barrier는 의미를 명시한다.

#BlockingCounter — fanout-fanin

#include "absl/synchronization/blocking_counter.h"
void DoWork(absl::BlockingCounter* counter, int i) {
// ...
counter->DecrementCount();
}
void Run() {
constexpr int kN = 10;
absl::BlockingCounter counter(kN);
for (int i = 0; i < kN; ++i) {
std::thread([&counter, i] { DoWork(&counter, i); }).detach();
}
counter.Wait(); // 모든 worker가 DecrementCount할 때까지
}

흐름:

  1. BlockingCounter(N)으로 카운터 초기화.
  2. N개 worker가 각자 일 후 DecrementCount().
  3. main이 Wait(). 카운터가 0이 되면 반환.

#API

namespace absl {
class BlockingCounter {
public:
explicit BlockingCounter(int initial_count);
bool DecrementCount(); // counter==0이 되면 true 반환
void Wait();
};
class Barrier {
public:
explicit Barrier(int num_threads);
bool Block(); // 마지막 도착 thread가 true, 나머지는 false
};
}

두 API 모두 의도가 분명하다.

#Barrier — rendezvous

#include "absl/synchronization/barrier.h"
void Worker(absl::Barrier* barrier, int id) {
Prepare(id);
if (barrier->Block()) {
// 마지막 도착자 — cleanup 책임
LOG(INFO) << "all workers arrived";
}
// 여기서부터 모두 동시에 진행
Process(id);
}
void Run() {
constexpr int kN = 8;
absl::Barrier b(kN);
std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 0; i < kN; ++i) {
threads.emplace_back([&b, i] { Worker(&b, i); });
}
for (auto& t : threads) t.join();
}

Block()은 N개 thread가 모두 도착할 때까지 막는다. 마지막 도착자는 true를 반환 — 정확히 한 thread가 cleanup/logging 책임을 진다는 의미.

Barrier는 자기 자신을 소멸시킨다. 마지막 thread가 Block()을 떠난 후 barrier 객체는 더 이상 유효하지 않다. 반복 사용 X.

#BlockingCounter vs Notification vs Barrier

primitive신호자 수대기자 수사용
Notification1다수1회 이벤트 알림
BlockingCounterN1 (또는 다수)N개 작업 완료 대기
BarrierNNN thread 동시 진행

이 표를 머리에 두고 워크로드 형태에 맞춰 고르면 된다.

#내부 구현

BlockingCounter는 mutex + counter다.

// absl/synchronization/blocking_counter.cc (요약)
class BlockingCounter {
absl::Mutex lock_;
int count_;
int num_waiting_;
bool done_;
};
void BlockingCounter::Wait() {
absl::MutexLock l(&lock_);
lock_.Await(absl::Condition(&done_));
}
bool BlockingCounter::DecrementCount() {
absl::MutexLock l(&lock_);
if (--count_ <= 0) done_ = true;
return done_;
}

Await로 자동 wake. notify 의무 없음. Barrier도 비슷한 구조 — counter + flag로 모두 도착 검출.

#std::latch / std::barrier (C++20) 비교

C++20에 동일 목적의 표준이 들어왔다.

std (C++20)absl
std::latchBlockingCounter
std::barrierBarrier (재사용 가능 X, C++ std는 가능)

std::barrier는 reusable barrier(generation 개념)지만 absl::Barrier는 1회용. abseil이 LTS 호환을 위해 더 보수적이다.

C++20을 쓸 수 있다면 std::latch/std::barrier가 선택지에 들어온다. 다만 같은 코드베이스 안에서 동기화 도구를 일관시키기 위해 abseil을 유지하는 게 흔하다.

#코드 리뷰 포인트

1. atomic counter + wait loop → BlockingCounter

// 회피 — busy wait
std::atomic<int> remaining{N};
for (int i = 0; i < N; ++i) {
std::thread([&] { Work(); remaining.fetch_sub(1); }).detach();
}
while (remaining.load() > 0) std::this_thread::yield();
// Good
absl::BlockingCounter counter(N);
for (int i = 0; i < N; ++i) {
std::thread([&counter] { Work(); counter.DecrementCount(); }).detach();
}
counter.Wait();

2. 테스트에서 동시 시작

TEST(Race, RareCondition) {
constexpr int kN = 16;
absl::Barrier start(kN);
std::vector<std::thread> threads;
for (int i = 0; i < kN; ++i) {
threads.emplace_back([&] {
start.Block(); // 모두 도착할 때까지 대기 — 정확히 같은 시점에 진행
DoRaceyOp();
});
}
for (auto& t : threads) t.join();
}

race condition 재현 테스트의 표준 패턴.

3. fanout 후 결과 수집

std::vector<Result> results(N);
absl::BlockingCounter c(N);
for (int i = 0; i < N; ++i) {
pool->Schedule([&, i] {
results[i] = ComputeShard(i);
c.DecrementCount();
});
}
c.Wait();
Result merged = Merge(results);

#안티패턴

Barrier 재사용

// 회피 — Barrier는 1회용
absl::Barrier b(N);
for (round : rounds) {
// ...
b.Block(); // 첫 라운드 OK, 두 번째부터 UB
}

반복 동기화는 새 Barrier 또는 std::barrier(C++20) 사용.

DecrementCount 누락

// 회피 — worker가 예외로 die하면 counter는 N에서 멈춤 → Wait 영원
std::thread([&] { Work(); counter.DecrementCount(); }).detach();

Work이 throw 가능하면 RAII로 보호.

std::thread([&] {
absl::Cleanup dec = [&counter] { counter.DecrementCount(); };
Work(); // throw 해도 dec가 호출됨
}).detach();

(absl::CleanupPart 14 또는 별도 글 참조.)

count 0으로 초기화

absl::BlockingCounter c(0);
c.Wait(); // 즉시 반환 — 의미 없음

쓸모 없는 코드. linter가 잡지 않으니 리뷰에서.

#정리

  • BlockingCounter: N개 완료 대기 (fanout-fanin).
  • Barrier: N thread 동시 진행 (rendezvous), 1회용.
  • Notification: 1회 이벤트 (전편).
  • C++20 std::latch/std::barrier로 대체 가능.
  • DecrementCount 누락 방지를 위해 absl::Cleanup RAII.

#다음 편

Part 6-05 — Mutex annotations에서 clang -Wthread-safety로 lock 누락을 컴파일 타임에 잡는 방법을 본다.

#관련 항목

Abseil Code Review · 38 of 79

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