Синхронизация потоков

Потоки . Синхронизация потоков

Для синхронизации действий, выполняемых разными потоками существует несколько различных способов. Условно их можно разделить на следующие:

· синхронизация с помощью глобальных переменных

· синхронизация с помощью обмена событиями

· синхронизация с помощью специальных объектов (событий, семафоров, критических секций, объектов исключительного владения и других)

Первый метод синхронизации следует признать самым неудачным, так как он требует постоянного опроса состояния глобальной переменной. У этого метода есть и более серьезные недостатки — так, например, возможна полная блокировка потоков, если поток, ожидающий изменения глобальной переменной имеет более высокий приоритет, чем поток, изменяющий эту переменную. Правда, его можно несколько улучшить — вводя дополнительные временные задержки между последовательными опросами.

Второй метод потребует создания объектов, способных получать сообщения или извещения о выполнении некоторых действий. Это могут быть окна, файлы (например, при использовании асинхронных операций или операций с уведомлением), каталоги и т.д. Во многих случаях может быть удобно создать невидимое окно, участвующее в обмене сообщениями или ожидающее получения сообщений для выполнения тех или иных действий.

Третий метод — синхронизация с помощью специальных объектов — потребует рассмотрения разных объектов и разных методов синхронизации с использованием объектов. В Win32 API существует большое число объектов, которые могут быть применены в качестве синхронизирующих, причем во многих случаях вместо одного объекта может применяться объект другого типа. Поэтому будет интересно рассмотреть несколько основных методов синхронизации с использованием объектов.

Общие представления о методах синхронизации

При рассмотрении способов синхронизации удобно выделить несколько основных способов, применяемых разными операционными системами. В числе таких способов можно выделить четыре метода:

· критические секции

· объекты исключительного владения

· события

· синхронизация группой объектов

Последовательно рассмотрим эти основные методы, используя в качестве примера функции по работе с глобальной кучей. Попробуем абстрактно разобраться со свойствами этих функций, что бы понять, какие методы синхронизации и в каких случаях удобно применять.

Во–первых, глобальную кучу в целом можно рассматривать как некий сложный объект, над которым могут выполняться некоторые операции (пока мы рассматриваем только операции над кучей в целом, не вдаваясь в нюансы работы с отдельными блоками — при необходимости доступ к отдельным блокам кучи должен быть синхронизирован, но это уже не функции кучи, а проблема того, кто пользуется кучей).

Часть операций, например получение указателя на какой–либо блок в куче, не нуждается в изменении самой кучи. То есть функции, осуществляющие подобные операции могут выполняться одновременно разными потоками не конфликтуя друг с другом. Такие функции удобно назвать “читателями” — они не изменяют кучу как единый объект.

Другие операции, например выделение нового блока в куче, требуют внесения изменений в кучу — изменения в цепочке выделяемых блоков. Обычно такие изменения осуществляются не в одном месте, а требуется согласованное внесение изменений в нескольких структурах данных. В процессе такой операции структура кучи какое–то время оказывается нарушенной, вследствие чего одновременное выполнение таких действий должно быть исключено. Такие функции удобно назвать “писателями” — они изменяют кучу как единый объект.

Применительно к куче возможен одновременный доступ нескольких читателей и исключительный — писателей. Более того, если к куче получает доступ писатель, то читатели также должны быть лишены доступа (в других случаях это может быть не так — читатели могут работать одновременно с писателем).

Можно сформулировать несколько правил для работы с таким объектом:

· если к объекту имеет доступ писатель, то ни читатели, ни другие писатели доступа не имеют;

· если к объекту имеет доступ читатель, то возможен одновременный доступ других читателей и запрещен доступ писателям;

· если объект свободен, то первый пришедший писатель или читатель имеет право доступа.

Рассмотренный пример очень удобен, так как подобная ситуация (много читателей, единственный писатель) встречается сплошь и рядом — а стандартного объекта для синхронизации доступа к такому объекту нет. Благодаря этому такой пример становится благодатной почвой для рассмотрения разных способов синхронизации.

Номер	Поток, уже имеющий доступ	Поток, требующий доступа	Действие
1	читатель	читатель	разрешить доступ
2	читатель	писатель	ожидать освобождения[1]
3	писатель	читатель	ожидать освобождения[1]
4	писатель	писатель	ожидать освобождения
5	—	читатель	разрешить доступ
6	—	писатель	разрешить доступ

Даже при простейшем анализе такой таблицы можно заметить, что писатели н

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать