Это все на сегодня. Удачи вам!

Здравствуйте, дорогие друзья!

Я очень рад вас всех вновь приветствовать! К сожалению, по не зависящим от меня причинам я не имел возможности выпускать рассылку вплоть до настоящего времени. Искренне прошу извинить за причиненные неудобства и такой вот вынужденный перерыв. Хочу развеять опасения некоторых товарищей: рассылку я закрывать не собираюсь. Начиная с сегодняшнего дня, выпуски будут опять выходить регулярно.

За это время количество подписчиков перевалило за 10 000 – действительно круглое число! Создавая рассылку, я и не предполагал, что она будет пользоваться такой популярностью – все-таки весьма специфичная тематика. Но это значит, что рассылка актуальна, и это не может не радовать. Что еще могу сказать – оставайтесь с нами, и скорее всего не пожалеете!

А теперь – let's get started!

Помнится, в одном из декабрьских выпусков шел у нас разговор о предотвращении запуска второй копии приложения. Тогда мы затронули тему использования объектов синхронизации, подробнее про которые я пообещал рассказать во второй части статьи про многозадачность. Тема эта хотя и очень интересная, но и довольно обширная; так что учитывая ограниченность места в одном выпуске, я освещу только самые важные для понимания моменты. Некоторые же второстепенные темы – такие, как предотвращение взаимного блокирования потоков, или оповещения об изменениях, – я здесь лишь упомяну, и (возможно) вынесу в дальнейшем в отдельную статью. Также в отдельную статью скорее всего выльется очень важная тема межпроцессного обмена данными (inter-process communication, IPC). Как скоро появятся эти статьи, будет зависеть от степени их востребованности. А пока представляю вашему вниманию давно обещанную вторую часть статьи про многозадачность.

Итак, в первой части статьи (см. №23) мы определили, что использование многопоточности находит себе широчайшее применение в самых различных программах и позволяет значительно повысить производительность и надежность приложений и системы в целом, сделать работу пользователя более комфортной, а также несколько упростить логику программы, производя естественное разделение обязанностей между потоками. Настоящий программист под Windows должен знать и уметь использовать преимущества операционной системы, одним из которых как раз и является вытесняющая многозадачность.

Необходимость синхронизации

Если вы помните, в Windows выполняются не процессы, а потоки. При создании процесса автоматически создается его основной поток. Этот поток в процессе выполнения может создавать новые потоки, которые, в свою очередь, тоже могут создавать потоки и т.д. Процессорное время распределяется именно между потоками, и получается, что каждый поток работает независимо.

Все потоки, принадлежащие одному процессу, разделяют некоторые общие ресурсы – такие, как адресное пространство оперативной памяти или открытые файлы. Эти ресурсы принадлежат всему процессу, а значит, и каждому его потоку. Следовательно, каждый поток может работать с этими ресурсами без каких-либо ограничений. Но так ли это в действительности? Вспомним, что в Windows реализованам вытесняющая многозадачность – это значит, что в любой момент система может прервать выполнение одного потока и передать управление другому. (Раньше использовался способ организации, называемый кооперативной многозадачностью. Система ждала, пока поток сам не соизволит передать ей управление. Именно поэтому в случае глухого зависания одного приложения приходилось перезагружать компьютер. Так была организована, например, Windows 3.1). Что произойдет, если один поток еще не закончил работать с каким-либо общим ресурсом, а система переключилась на другой поток, использующий тот же ресурс? Произойдет штука очень неприятная, я вам это могу с уверенностью сказать, и результат работы этих потоков может чрезвычайно сильно отличаться от задуманного. Такие конфликты могут возникнуть и между потоками, принадлежащими различным процессам. Всегда, когда два или более потоков используют какой-либо общий ресурс, возникает эта проблема.

Именно поэтому необходим механизм, позволяющий потокам согласовывать свою работу с общими ресурсами. Этот механизм получил название механизма синхронизации потоков (thread synchronization).

Структура механизма синхронизации

Что же представляет собой этот механизм? Это набор объектов операционной системы, которые создаются и управляются программно, являются общими для всех потоков в системе (некоторые – для потоков, принадлежащих одному процессу) и используются для координирования доступа к ресурсам. В качестве ресурсов может выступать все, что может быть общим для двух и более потоков – файл на диске, порт, запись в базе данных, объект GDI, и даже глобальная переменная программы (которая может быть доступна из потоков, принадлежащих одному процессу).

Объектов синхронизации существует несколько, самые важные из них – это взаимоисключение (mutex), критическая секция (critical section), событие (event) и семафор (semaphore). Каждый из этих объектов реализует свой способ синхронизации. Какой из них следует использовать в каждом конкретном случае вы поймете, подробно познакомившись с каждым из этих объектов. Также в качестве объектов синхронизации могут использоваться сами процессы и потоки (когда один поток ждет завершения другого потока или процесса); а также файлы, коммуникационные устройства, консольный ввод и уведомления об изменении (к сожалению, освещение этих объектов синхронизации выходит за рамки данной статьи).