Синхронизация в контексте многопоточности предотвращает состояние гонки (race condition) и обеспечивает согласованный доступ к общим ресурсам (переменным, файлам, сетевым соединениям) из разных потоков.
Основные механизмы синхронизации:
- Mutex (мьютекс): Взаимное исключение. Только один поток может владеть мьютексом и получать доступ к защищенному ресурсу.
- Semaphore (семафор): Ограничивает количество потоков, которые могут одновременно получать доступ к ресурсу. Работает со счетчиком.
- Lock (блокировка): Обобщенное понятие, часто используемое для обозначения мьютексов или других механизмов, полностью блокирующих доступ.
- Dispatch Queue (очередь выполнения): В Grand Central Dispatch (GCD) очереди могут быть последовательными (serial) или параллельными (concurrent), обеспечивая синхронизацию путем управления порядком и количеством одновременно выполняющихся задач. Sequential очереди гарантируют выполнение задач по одной, что inherently обеспечивает синхронизацию для данных, доступ к которым осуществляется только из задач этой очереди.
Принцип работы: Поток, желающий получить доступ к общему ресурсу, сначала пытается получить блокировку (acquire lock). Если ресурс свободен, поток получает блокировку и работает с ресурсом. После завершения работы поток освобождает блокировку (release lock). Если ресурс занят, другие потоки блокируются (ждут), пока ресурс не освободится.
Пример использования мьютекса для защиты критической секции:
objectivec
swift
Синхронизация позволяет избежать проблем, таких как:
- Corruption (повреждение) данных.
- Deadlock (взаимная блокировка) потоков.
- Livelock (активные блокировки) потоков.
Выбор подходящего механизма синхронизации зависит от природы задачи и типа ресурса.