Basisconcepten:

* Wederzijdse uitsluiting: Een slot zorgt ervoor dat slechts één draad het slot tegelijk kan vasthouden. Elke andere thread die probeert het slot te verwerven, wordt geblokkeerd totdat het slot is vrijgegeven. Dit garandeert wederzijdse uitsluiting - slechts één thread heeft toegang tot het kritieke gedeelte (de code beschermd door het vergrendeling) tegelijk.

* Het slot verwerven: Voordat een gedeelde bron toegang heeft tot een thread, moet een thread het slot verwerven (of verkrijgen).

* het slot vrijgeven: Na toegang tot de gedeelde bron, moet de thread het slot vrijgeven (of ontgrendelen), waardoor andere threads toegang hebben.

* deadlocks: Een impasse treedt op wanneer twee of meer threads voor onbepaalde tijd worden geblokkeerd, wachtend op elkaar om de sloten vrij te geven die ze nodig hebben. Zorgvuldig ontwerp en het bestellen van slotverwerving zijn cruciaal om impasse te voorkomen.

Voorbeeld (conceptuele python):

`` `Python

Importeer threading

shared_resource =0

lock =threading.lock ()

def increment_resource ():

Global Shared_Resource

Lock.Acquire () # Verwerf het slot

poging:

shared_resource +=1

Eindelijk:

lock.Release () # laat het slot los, zelfs als er uitzonderingen optreden

threads =[]

voor i in bereik (10):

thread =threading.thread (target =increment_resource)

threads.append (thread)

thread.start ()

voor thread in threads:

thread.join ()

print (f "definitieve waarde van Shared_Resource:{Shared_Resource}") # moet 10 zijn

`` `

In dit voorbeeld:

* `threading.lock ()` maakt een slotobject.

* `Lock.Acquire ()` probeert het slot te verwerven. Als een andere thread het slot vasthoudt, blokkeert deze oproep totdat het slot is vrijgegeven.

* `Lock.Release ()` geeft het slot vrij. Het `Probeer ... eindelijk 'Blok zorgt ervoor dat het slot altijd wordt vrijgegeven, zelfs als er een uitzondering plaatsvindt binnen de functie' increment_resource '.

Soorten sloten (variaties):

* Recursieve sloten (reentrant sloten): Sta dezelfde thread toe om het slot meerdere keren te verwerven zonder te blokkeren. Handig in situaties waarin een functie zichzelf recursief roept en toegang moet krijgen tot een gedeelde bron.

* LEES-WRITE-sloten: Laat meerdere threads tegelijkertijd de gedeelde resource lezen, maar slechts één thread kan tegelijk schrijven. Dit verbetert de gelijktijdigheid in vergelijking met een eenvoudige mutex -slot.

* Conditievariabelen: Gebruikt in combinatie met sloten zodat threads kunnen wachten tot specifieke voorwaarden waar worden voordat hij toegang heeft tot een gedeelde bron. Ze bieden meer geavanceerde synchronisatie dan eenvoudige sloten.

* semaforen: Generaliseren sloten; Hiermee kunnen een bepaald aantal threads tegelijkertijd toegang krijgen tot een gedeelde bron. Een semafoor met een telling van 1 is in wezen een mutex -slot.

Belangrijke overwegingen:

* Granulariteit vergrendelen: Kies het juiste niveau van granulariteit voor uw sloten. Te fijnkorrelige vergrendeling kan leiden tot overmatige overhead, terwijl te grofkorrelige vergrendeling de gelijktijdigheid kan beperken.

* Deadlock -preventie: Koop altijd sloten in dezelfde volgorde om impasse te voorkomen. Gebruik technieken zoals deadlockdetectie en vermijding om het risico te verminderen.

* honger: Zorg ervoor dat er geen thread wordt geblokkeerd voor het verwerven van een slot. Eerlijkheidsmechanismen kunnen honger helpen voorkomen.

* prestaties: Vergrendelingen introduceren overhead. Overweeg waar nodig alternatieve synchronisatiemechanismen zoals atomaire bewerkingen of vergrendelingsvrije gegevensstructuren.

De specifieke implementatie van sloten varieert tussen programmeertalen. De voorbeelden en concepten die hier worden gegeven, zijn algemeen en zijn breed van toepassing, maar de exacte syntaxis en beschikbare soorten sloten zullen verschillen in talen zoals Java, C ++, C#, Go, enz. Raadpleeg de documentatie van uw taal voor de details.