Millele põhinevad barjäärid ja semaforid?

Paralleelprogrammeerimise kontekstis põhinevad tõkked ja semaforid sünkroniseerimismehhanismidel:

• Semaforid: põhinevad atomaarsetel operatsioonidel loenduril. Peamised operatsioonid:

  • wait (või P, acquire): vähendab loendurit. Kui loendur muutub negatiivseks, blokeeritakse voog kuni teine voog teostab signal.
  • signal (või V, release): suurendab loendurit. Kui on blokeeritud vooge, üks neist äratatakse.
  • Semaforid võivad olla binaarsed (väärtus 0 või 1, toimivad nagu mutexid) või loendatavad (lubavad piiratud arvu voogudele juurdepääsu ressursile).

• Tõkked (Barriers): põhinevad kõigi osalejate ootamise mehhanismil. Voog, mis jõuab tõkkeni, blokeeritakse kuni kõik teised osalejad, kes osalevad sünkroniseerimises, samuti jõuavad sellele tõkkele. Kui kõik jõuavad, jätkavad nad tööd üheaegselt.

Need kontseptsioonid on realiseeritud iOS/macOS programmeerimisel kasutades GCD (Grand Central Dispatch) ja OperationQueue raamistikke:

Näide GCD-s:

// Näide DispatchSemaphore kasutamisest
let semaphore = DispatchSemaphore(value: 1) // Binaarne semafor

// Ootamine (acquire)
semaphore.wait()
// Kriitilise sektsiooni täitmine
semaphore.signal() // Signaal (release)

Barjääre GCD-s realiseeritakse barjääritegevuste (barrier tasks) abil ühistes järjekordades:

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

// Tavalised ülesanded
concurrentQueue.async {
    // ...
}

// Barjääritöö - täidetakse ainult siis, kui kõik eelnevad tavalised ülesanded on lõpetatud
// ja pärast seda ei alustata uusi ülesandeid enne selle lõpetamist
concurrentQueue.async(flags: .barrier) {
    // ...
}

// Tavalised ülesanded, mis algavad pärast barjääri lõpetamist
concurrentQueue.async {
    // ...
}