На чем основываются барьеры и семафоры?

Барьеры и семафоры в контексте параллельного программирования основываются на механизмах синхронизации:

• Семафоры: Основываются на атомарных операциях над счетчиком. Основные операции:

  • wait (или P, acquire): Декрементирует счетчик. Если счетчик становится отрицательным, поток блокируется до тех пор, пока другой поток не выполнит signal.
  • signal (или V, release): Инкрементирует счетчик. Если есть заблокированные потоки, один из них пробуждается.
  • Семафоры могут быть бинарными (значение 0 или 1, действуют как мьютексы) или счетными (позволяют ограниченному количеству потоков получить доступ к ресурсу).

• Барьеры (Barriers): Основываются на механизме ожидания всеми участниками. Поток, достигший барьера, блокируется до тех пор, пока все другие потоки, участвующие в синхронизации, также не достигнут этого барьера. После того, как все потоки достигли барьера, они одновременно продолжают выполнение.

В iOS/macOS-разработке эти концепции реализуются с использованием фреймворков concurrent programming, таких как GCD (Grand Central Dispatch) и OperationQueue.

Например, в GCD:

// Пример использования DispatchSemaphore
let semaphore = DispatchSemaphore(value: 1) // Бинарный семафор

// Wait (acquire)
semaphore.wait()
// Доступ к критической секции
semaphore.signal() // Signal (release)

Барьеры в GCD реализуются с помощью барьерных задач (barrier tasks) для concurrent очередей:

let concurrentQueue = DispatchQueue(label: "com.example.concurrentQueue", attributes: .concurrent)

// Обычные задачи
concurrentQueue.async {
    // ...
}

// Барьерная задача - выполняется только когда все предыдущие обычные задачи завершены
// И после этого барьерной задачи никакие новые задачи не начнут выполняться, пока она не завершится
concurrentQueue.async(flags: .barrier) {
    // ...
}

// Обычные задачи, которые начнут выполняться после завершения барьерной
concurrentQueue.async {
    // ...
}