Concetti di base:
* Esclusione reciproca: Un blocco garantisce che solo un thread possa trattenere il blocco alla volta. Qualsiasi altro thread che tenta di acquisire il blocco verrà bloccato fino al rilascio del blocco. Ciò garantisce esclusione reciproca:solo un thread può accedere alla sezione critica (il codice protetto dal blocco) alla volta.
* Acquisizione del blocco: Prima di accedere a una risorsa condivisa, un thread deve acquisire (o ottenere) il blocco.
* Rilascio del blocco: Dopo aver acceduto alla risorsa condivisa, il thread deve rilasciare (o sbloccare) il blocco, consentendo ad altri thread di accedervi.
* Deadlocks: Un deadlock si verifica quando due o più thread sono bloccati indefinitamente, in attesa che si rilasciano le serrature di cui hanno bisogno. L'attenta progettazione e ordinazione dell'acquisizione di blocchi sono fondamentali per evitare i deadlock.
Esempio (Python concettuale):
`` `Python
threading di importazione
condiviso_resource =0
Lock =threading.lock ()
def increment_resource ():
Global Shared_Resource
Lock.accire () # Acquisisci la serratura
Tentativo:
condiviso_resource +=1
Finalmente:
Lock.release () # Rilascia il blocco, anche se si verificano eccezioni
threads =[]
Per i nell'intervallo (10):
thread =threading.Thread (target =increment_reSource)
threads.append (thread)
thread.start ()
per thread in thread:
thread.Join ()
print (f "Valore finale di shared_resource:{shared_resource}") # dovrebbe essere 10
`` `
In questo esempio:
* `threading.lock ()` Crea un oggetto Lock.
* `Lock.accire ()` tenta di acquisire la serratura. Se un altro thread contiene il blocco, questa chiamata bloccherà fino al rilascio del blocco.
* `Lock.release ()` rilascia il blocco. Il blocco `Try ... Finalmente garantisce che il blocco venga sempre rilasciato, anche se si verifica un'eccezione all'interno della funzione` increment_resource`.
tipi di blocchi (varianti):
* blocchi ricorsivi (blocchi rientranti): Consenti allo stesso thread di acquisire il blocco più volte senza bloccare. Utili in situazioni in cui una funzione si chiama ricorsivamente e deve accedere a una risorsa condivisa.
* LEAD-Write Locks: Consentire a più thread di leggere contemporaneamente la risorsa condivisa, ma solo un thread può scrivere alla volta. Ciò migliora la concorrenza rispetto a un semplice blocco Mutex.
* Variabili di condizione: Utilizzato in combinazione con i blocchi per consentire ai thread di attendere che le condizioni specifiche diventi vere prima di accedere a una risorsa condivisa. Forniscono sincronizzazione più sofisticata rispetto a semplici blocchi.
* Semafori: Generalizzare le serrature; Consentono a un numero specificato di thread di accedere a una risorsa condivisa contemporaneamente. Un semaforo con un conteggio di 1 è essenzialmente un blocco mutex.
Considerazioni importanti:
* Lock granularity: Scegli il livello appropriato di granularità per le tue serrature. Il bloccaggio a grana troppo fine può portare a un sovraccarico eccessivo, mentre un blocco a grana troppo grossolana può limitare la concorrenza.
* Prevenzione del deadlock: Acquisisci sempre le serrature nello stesso ordine per evitare i deadlock. Usa tecniche come il rilevamento del deadlock ed evitamento per mitigare il rischio.
* fame: Assicurarsi che nessun thread sia perpetuamente bloccato dall'acquisizione di un blocco. I meccanismi di equità possono aiutare a prevenire la fame.
* Performance: Le serrature introducono in alto. Prendi in considerazione meccanismi di sincronizzazione alternativi come operazioni atomiche o strutture di dati prive di blocchi ove appropriato.
L'implementazione specifica di blocchi varia tra i linguaggi di programmazione. Gli esempi e i concetti forniti qui sono generali e si applicano in senso lato, ma la sintassi esatta e i tipi disponibili di blocchi differiranno in lingue come Java, C ++, C#, GO, ecc. Consultare la documentazione della tua lingua per i dettagli.
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