Взаимодействие протоков и их общее ресурсы

Типы реализации потоков

Каждый процесс имеет таблицу потоков, аналогичную таблице процессов ядра. Достоинства и недостатки этого типа следующие:

Достоинства:

- возможность реализации на ядре не поддерживающем многопоточность;

- Более быстрое переключение, создание и завершение потоков;

- процесс может иметь собственный алгоритм планирования.

Недостатки:

- Отсутствие прерывания по таймеру внутри одного процесса;

- При использовании блокирующего системного запроса все остальные потоки блокируются;

- Сложность реализации.

Смешанная реализация. Потоки работают в режиме пользователя, но при системных вызовах переключаются в режим ядра. Переключение в режим ядра и обратно является ресурсоемкой операцией и отрицательно сказывается на производительности системы. Поэтому было введено понятие волокна - облегченного потока, выполняемого исключительно в режиме пользователя.

В первом способе класс MyThread был создан мастером в дополнительном модуле. Второй способ состоит в том, что создается такой класс в рамках одного из уже существующих модулей программы, например, в модуле Unit1.

В процессе разработки многопоточного приложения приходится решать две взаимосвязанные проблемы - разграничение доступа к ресурсам и взаимоблокировки. Если несколько потоков обращаются к одному и тому же ресурсу (области памяти, файлу, устройству) при небрежном программировании может возникнуть ситуация, когда сразу несколько потоков попытаются выполнить некие манипуляции с общим ресурсом. При этом нормальная последовательность операций при обращении к ресурсу, скорее всего, будет нарушена. Проблема с разграничением доступа может возникнуть даже при очень простых операциях. Есть программа, которая создает несколько потоков. Каждый поток выполняет свою задачу, и затем завершается. Следует контролировать количество потоков, активных в данное время, и с этой целью введется счетчик потоков - глобальную переменную Counter. Процедура потока при этом может выглядеть так:

procedureMyThread.Execute;

begin

Inc(Counter);

...

Dec(Counter);

end;

Одна из проблем, связанных с этим кодом заключается в том, что процедуры Inc и Dec не атомарные (например, процедуре Inc требуется выполнить три инструкции процессора - загрузить значение Counter в регистр процессора, выполнить сам инкремент, затем записать результат из регистра процессора в область памяти Counter).

Не трудно догадаться, что если два потока попытаются выполнить процедуру Inc одновременно, значение Counter может быть увеличено на 1 вместо 2.

В общем случае для решения проблемы разделения доступа используются блокировки - специальные механизмы, которые гарантируют, что в каждый данный момент времени только один поток имеет доступ к некоторому ресурсу. В то время, когда ресурс заблокирован одним потоком, выполнение других потоков, пытающихся получить доступ к ресурсу, приостанавливается. Однако использование блокировок создает другую проблему - взаимоблокировки (deadlocks). Взаимоблокировка наступает тогда, когда потока A блокирует ресурс, необходимый для продолжения работы потока B, а поток B блокирует ресурс, необходимый для продолжения работы потока A. Поскольку ни один поток не может продолжить выполнение, заблокированные ресурсы не могут быть разблокированы, что приводит к повисанию потоков.

Дата добавления: 2015-08-31