Threadsynchronisatie is een mechanisme waarbij meerdere gelijktijdige threads worden bestuurd om een kritieke sectie op een geserialiseerde manier uit te voeren, waardoor dataconsistentie wordt gewaarborgd en dataraces worden voorkomen. Het garandeert een geordende uitvoering van threads, waardoor onverwacht systeemgedrag als gevolg van conflicten bij de toegang tot gedeelde bronnen wordt voorkomen.
Kritiek gedeelte:
Een kritieke sectie is een gedeeld stukje code of gegevens waartoe slechts één thread tegelijk toegang mag hebben. Meerdere threads die tegelijkertijd toegang hebben tot een kritieke sectie kunnen datacorruptie en onvoorspelbaar gedrag veroorzaken.
Synchronisatieprimitieven:
Om threadtoegang tot kritieke secties te synchroniseren, worden verschillende synchronisatieprimitieven gebruikt:
- mutexes (vergrendelingen met wederzijdse uitsluiting):een mutex wordt gebruikt om een gedeelde bron te vergrendelen, waardoor slechts één thread tegelijk toegang heeft tot de kritieke sectie. Threads die proberen toegang te krijgen tot een vergrendelde bron worden geblokkeerd totdat de mutex wordt ontgrendeld.
- semaforen:een semafoor is een variabele die wordt gebruikt om de toegang tot gedeelde bronnen te controleren. Het bevat een niet-negatief geheel getal dat het aantal beschikbare bronnen specificeert. Threads verlagen de semafoor voordat toegang wordt verkregen tot bronnen, en verhogen deze wanneer ze klaar zijn.
- voorwaardevariabelen:voorwaardevariabelen worden gebruikt in combinatie met mutexen om threads te beheren die wachten op specifieke gebeurtenissen of omstandigheden voordat verder wordt gegaan. Threads gebruiken voorwaardevariabelen om te wachten tot aan een bepaalde voorwaarde is voldaan, en gaan dan verder met de uitvoering ervan.
- atomaire variabelen:Atomaire variabelen bieden thread-safe bewerkingen op variabelen. Ze zorgen ervoor dat alle threads die toegang hebben tot de variabele tegelijkertijd dezelfde waarde zien.
- barrières:Barrières zijn synchronisatiepunten waar threads wachten tot alle threads een specifiek punt in de code hebben bereikt voordat ze verder gaan.
Thread-synchronisatie heeft tot doel ervoor te zorgen dat gedeelde bronnen op een gecontroleerde manier toegankelijk zijn, raceomstandigheden en gegevenscorruptie te voorkomen en consistent systeemgedrag te garanderen. |