Mida teeb sünkronsus mitme lõime kontekstis?

Multithreading kontekstis sinkroniseerimine takistab race condition jaotises ning tagab ühtseisva juurdepääsu ühistele ressurssidele (muutujad, failid, võrguliidesed) erinevatest lõngadest.

Peamised sünkroniseerimise mehhanismid:

• Mutex (muteks): Vastastikune välistus. Ainult üks lõng võib omada muteksi ja saada juurdepääsu kaitstud ressursile.
• Semaphore (semafor): Piirab lõngade arvu, mis võivad samaaegselt ressursile ligi pääseda. Töötleb loenduriga.
• Lock (lukk): Üldine mõiste, sageli kasutatav muteksi või muude mehhanismide tähistamiseks, mis täielikult blokeerivad juurdepääsu.
• Dispatch Queue (täitmise järjekord): Grand Central Dispatch (GCD) järjekorrad võivad olla järjestikused (serial) või paralleelsed (concurrent), pakkudes sünkroniseerimist ülesannete järjekorra ja samaaegselt täidetavate ülesannete arvu juhtimise kaudu. Järjestikused järjekorrad tagavad ülesannete täitmise ükshaaval, mis inherentse viisil tagab andmete sünkroniseerimise, millele pääseb ligi ainult selle järjekorra ülesannetest.

Tööpõhimõte: Lõng, kes soovib saada juurdepääsu ühisele ressursile, püüab esmalt saada lukku (acquire lock). Kui ressurss on vaba, saab lõng lukku ja töötab ressursiga. Pärast töö lõpetamist vabastab lõng lukku (release lock). Kui ressurss on hõivatud, jäävad teised lõngad ootama, kuni ressurss vabastatakse.

Näide muteksi kasutamisest kriitilise sektsiooni kaitsmiseks:

// Näide Objective-C-s @synchronized kasutades
- (void)updateSharedResource {
    @synchronized (self) { // Luku objekti self peal
        // Siin täidetakse kriitiline sektsioon
        // Juurdepääs sharedResource on ohutu
        self.sharedResource++;
    } // Lukk vabastatakse automaatselt väljaregistreerimisel
}

// Näide Swiftis NSLock kasutades
let lock = NSLock()
var sharedCounter = 0

func incrementCounter() {
    lock.lock() // Püüame saada lukku
    // Kriitiline sektsioon
    sharedCounter += 1
    lock.unlock() // Vabastame lukku
}

Sünkroniseerimine aitab vältida probleeme nagu:

• Andmete korruptsioon
• Deadlock (vastastikune lukustamine)
• Livelock (aktiivne lukustamine)

Õige mehhanismi valik sõltub ülesande olemusest ja ressursi tüübist.