Что такое состояние гонки?

Состояние гонки — это проблема, возникающая в многопоточном или многопроцессном приложении, когда корректность результата зависит от порядка выполнения потоков/процессов.

Обычно возникает при одновременном доступе нескольких потоков к общим ресурсам (переменным, файлам, базам данных) без должной синхронизации.

Приводят к непредсказуемому поведению, ошибкам и некорректным данным.

Пример: Два потока одновременно пытаются увеличить общую переменную.

var sharedCounter = 0

func incrementCounter() {
    let currentValue = sharedCounter // Поток 1 считывает 0
    // Некоторая задержка
    let newValue = currentValue + 1 // Поток 1 вычисляет 1
    sharedCounter = newValue // Поток 1 записывает 1
}

// Если Поток 2 считывает currentValue до того, как Поток 1 запишет newValue:
func anotherIncrementCounter() {
    let currentValue = sharedCounter // Поток 2 считывает 0
    let newValue = currentValue + 1 // Поток 2 вычисляет 1
    sharedCounter = newValue // Поток 2 записывает 1
}

В этом примере, если оба потока выполняются одновременно без синхронизации, в итоге sharedCounter может стать 1 вместо ожидаемых 2.

Для предотвращения состояния гонки используются механизмы синхронизации:

• Мьютексы (Mutex): Блокируют доступ к ресурсу, разрешая только одному потоку находиться в критической секции.
• Семафоры (Semaphore): Ограничивают количество потоков, которые могут одновременно получить доступ к ресурсу.
• Очереди (Dispatch Queues в GCD): Выполнение задач происходит последовательно (для Serial Queue) или с определенным уровнем параллелизма (для Concurrent Queue) с возможностью синхронизации доступа.
• Блокировки (Locks): Различные типы блокировок (например, NSLock, NSRecursiveLock).
• Атомарные операции (Atomic Operations): Гарантируют, что операция (чтение, запись, инкремент) выполняется атомарно, т.е. не может быть прервана другим потоком.

В iOS разработке часто используются Grand Central Dispatch (GCD) и Operation Queues для управления потоками и предотвращения состояний гонки. Serial Dispatch Queues обеспечивают автоматическую синхронизацию задач, выполняемых в этой очереди.