Ar ko balstās barjeras un semafori?

Līdzsvarotās programmēšanas kontekstā barjeras un semafori balstās uz sinhronizācijas mehānismiem:

• Semafori: balstās uz atomu operācijām skaitītājā. Galvenās operācijas:

  • wait (vai P, acquire): samazina skaitītāju. Ja skaitītājs kļūst negatīvs, plūsma tiek bloķēta līdz brīdim, kad cita plūsma izpildīs signal.
  • signal (vai V, release): palielina skaitītāju. Ja ir bloķēti plūsmas, viena no tām tiek pamodināta.
  • Semafori var būt bināri (vērtība 0 vai 1, darbojas kā mutexi) vai skaitļoši (ļauj ierobežotam plūsmu skaitam piekļūt resursam).

• Barjeras: balstās uz visiem dalībniekiem paredzētu gaidīšanas mehānismu. Plūsma, kas sasniedz barjeru, tiek bloķēta, līdz visi citi dalībnieki, kas piedalās sinhronizācijā, arī sasniedz šo barjeru. Kad visi sasniedz, viņi vienlaikus turpina darbu.

Šīs koncepcijas tiek īstenotas iOS/macOS programmēšanā, izmantojot GCD (Grand Central Dispatch) un OperationQueue karkasus:

Piemērs, izmantojot GCD:

// Piemērs ar DispatchSemaphore
let semaphore = DispatchSemaphore(value: 1) // Binaris semafors

// Gaidīšana (acquire)
semaphore.wait()
// Kritiskās sekcijas izpilde
semaphore.signal() // Signāls (release)

GCD barjeras tiek īstenotas ar barjeru uzdevumu (barrier tasks) palīdzību kopējās rindās:

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

// Parastie uzdevumi
concurrentQueue.async {
    // ...
}

// Barjeru uzdevums - tiek izpildīts tikai tad, kad ir pabeigti visi iepriekšējie parastie uzdevumi
// un pēc tam jaunas uzdevumi netiks uzsākti, kamēr tas nebeigsies
concurrentQueue.async(flags: .barrier) {
    // ...
}

// Parastie uzdevumi, kas sāksies pēc barjeras pabeigšanas
concurrentQueue.async {
    // ...
}