რა აკეთებს სინქრონიზაცია მრავალმხრივი კონტექსტში?

Բազմապատկման կոնտեքստում սինխրոնիզացիան կանխում է մրցակցության պայմանը (race condition) և ապահովում համահունչ մուտք դեպի ընդհանուր ռեսուրսները (փոփոխականներ, ֆայլեր, ցանցային կապեր) տարբեր թրեդների կողմից:

Հիմնական սինխրոնիզացիայի մեխանիզմները՝

• Mutex (մյուտեքս)՝ փոխադարձ բացառություն։ Միայն մեկ թրեդ կարող է տիրապետել մյուտեքսին և մուտք ունենալ պաշտպանված ռեսուրսին։
• Semaphore (սեմաֆոր)՝ սահմանափակում է միաժամանակ ռեսուրսին մուտք գործող թրեդների քանակը։ Աշխատում է հաշվիչով։
• Lock (փակիչ)՝ ընդհանուր հասկացություն, հաճախ օգտագործվում է մյուտեքսների կամ այլ մեխանիզմների համար, որոնք ամբողջությամբ արգելափակում են մուտքը։
• Dispatch Queue (կատարողական հերթ)՝ Grand Central Dispatch (GCD)-ում հերթերը կարող են լինել հերթական (serial) կամ համաժամանակյա (concurrent), ապահովելով սինխրոնիզացիա՝ կարգադրելով և սահմանելով միաժամանակ կատարվող առաջադրանքների քանակը։ Հերթական հերթերը երաշխավորում են առաջադրանքների հերթականությունը՝ մեկի հետևից մյուսը, ինչը բնածինորեն ապահովում է տվյալների սինխրոնիզացիան, որոնք մուտքագրվում են միայն այդ հերթի առաջադրանքներից։

Աշխատանքի սկզբունքը՝ այն թրեդը, որը ցանկանում է մուտք գործել ընդհանուր ռեսուրս, սկզբում փորձում է ստանալ փակագիծ (acquire lock): Եթե ռեսուրսը ազատ է, թրեդը ստանում է փակագիծ և աշխատում ռեսուրսի հետ։ Աշխատանքի ավարտից հետո թրեդը ազատում է փակագիծը (release lock): Եթե ռեսուրսը զբաղված է, մյուս թրեդները մնում են սպասման մեջ՝ սպասելով, մինչև ռեսուրսը ազատվի։

Մատչելի օրինակ՝ մյուտեքսի օգտագործումը՝ քննադատական հատվածի պաշտպանության համար՝

// Օրինակ Objective-C-ում @synchronized օգտագործելով
- (void)updateSharedResource {
    @synchronized (self) { // Փակագիծ ինքնին օբյեկտի վրա
        // Այստեղ կատարվում է քննադատական հատվածը
        // Հասանելի է sharedResource-ը
        self.sharedResource++;
    } // Փակագիծը ավտոմատ կերպով բացվում է դուրս գալու ժամանակ
}

// Օրինակ Swift-ում NSLock օգտագործելով
let lock = NSLock()
var sharedCounter = 0

func incrementCounter() {
    lock.lock() // Փորձում է ստանալ փակագիծ
    // Քննադատական հատված
    sharedCounter += 1
    lock.unlock() // Բաց է անում փակագիծը
}

Սինխրոնիզացիան օգնում է կանխել հետևյալ խնդիրները՝

• Տվյալների կոռուպցիա
• Deadlock (միաժամանակյա փակագծում)
• Livelock (ակտիվ փակագծում)

Ընտրությունը՝ համապատասխան մեխանիզմը, կախված է առաջադրանքի բնույթից և ռեսուրսի տեսակից։