Geant4.10 多线程 手动数据合并

如题 如何在多线程中手动进行数据合并

缘起

笔者不喜欢ROOT，也不太会用。对于小规模的数据，使用CSV存储查看起来更为方便。但是在Geant4中使用csv存储似乎不支持数据的自动合并。也就是说在面对多线程任务时，输出数据是一个困难。

而且，如果在RunAction或者main()中进行文件读写，会出现多个线程同时读写同一文件的情况，如果没有加文件锁，很容易报错。

问题的关键

笔者发现Geant4的每一个线程都会执行一遍main(){}以及RunAction(){}中的内容，这会给多线程数据手动合并带来困扰。因为难以判断当前是哪一个线程在执行什么，并且在上述地方使用GetThreadID()也并不能正确获取ID。

问题的钥匙

Geant4中，线程分为1个主线程和若干个工作线程。在RunAction中的内容，先由工作线程执行一遍，随即由主线程再执行一遍。因此获取ThreadID的结果总会被主线程的ThreadID=-1说覆盖。

在Geant4.10版本，可以在RunAction中使用 IsMaster() 来判断是否在主线程，因此这也是解决手动数据合并的钥匙。

笔者的做法

在RunAction类中创建静态变量，在RunAction.cc的RunAction::EndOfRunAction(const G4Run* run)使用IsMaster判断是否为主线程，并在工作线程的地方累加静态变量，在Master中进行数据输出和文件读写。

大概逻辑如下：

// in RunAction.hh
class RunAction : public G4UserRunAction
{
  public:
    RunAction();
    virtual ~RunAction();

    virtual void BeginOfRunAction(const G4Run*);
    virtual void   EndOfRunAction(const G4Run*);

    private:
    G4String OutputFileName;
    static std::vector<G4double> TotalEdepInSensors; // 创建静态变量存储数据
};

// in RunAction.cc
// 初始化静态成员变量，类内声明，内外定义（全局），定义的格式如下
std::vector<G4double> RunAction::TotalEdepInSensors(0); 

RunAction::SFFSRunAction(){
...
}

...

void RunAction::EndOfRunAction(const G4Run* run)
{
	if(IsMaster()){
		// 主线程执行该段
		// 进行数据导出或文件读写
		std::ofstream results_file; 
		results_file.open("data.csv");
		results_file << TotalEdepInSensors[1] << std::endl;
		results_file.close();
		std::fill(this->TotalEdepInSensors.begin(), this->TotalEdepInSensors.end(), 0);
		 // 重新置0，为下一次run做准备
	}
	else{
		// 每个工作线程都会执行该段
		// 在这里进行数据合并
		TotalEdepInSensors[1] += Edep;
}