Čo je to závodná podmienka (race condition)?

Stav trky nastáva, keď dva alebo viac vlákien alebo procesov súčasne pristupujú ku spoločnému zdroju (napríklad premennej, súboru, databáze) a výsledok operácie závisí od poradia, v akom tieto vlákna/procesy vykonávajú svoje akcie. Kvôli nepredvídateľnému poradiu prístupu a zmenám dát môže byť výsledok nesprávny alebo neočakávaný.

Príklad v iOS: Predpokladajme, že máme čítač count, ku ktorému súčasne pristupujú dve vlákna na inkrementáciu.

var count = 0

func incrementCount() {
    // Vlákno 1 načíta count = 5
    // Vlákno 2 načíta count = 5
    let currentCount = count
    // Vlákno 1 vypočíta newCount = 6
    // Vlákno 2 vypočíta newCount = 6
    let newCount = currentCount + 1
    // Vlákno 1 zapíše count = 6
    // Vlákno 2 zapíše count = 6 (prepíše výsledok Vlákna 1)
    count = newCount
}

// Ak dve vlákna zavolajú incrementCount() súčasne,
// očakávaný výsledok bude count = 2,
// ale kvôli stavu trky môže byť count rovný 1.

Na zabránenie stavov trky sa používajú mechanizmy synchronizácie:

• Lock/Mutex: Zablokuje prístup ku zdroju, kým ho vlákno používa.

  import Foundation
  
  let lock = NSLock()
  var count = 0
  
  func incrementCount() {
      lock.lock() // Získanie zámku
      let currentCount = count
      let newCount = currentCount + 1
      count = newCount
      lock.unlock() // Uvoľnenie zámku
  }
  

• Fronty (Queues): Použitie sekvenčných GCD front.

  import Foundation
  
  let serialQueue = DispatchQueue(label: "com.myapp.counterQueue")
  var count = 0
  
  func incrementCount() {
      serialQueue.async {
          let currentCount = count
          let newCount = currentCount + 1
          count = newCount
      }
  }
  

• Atómové operácie: Neporušiteľné operácie na úrovni inštrukcií procesora. Vo Swift-e je možné použiť OSAtomic... (zastaralé) alebo Atomic z @_implementationOnly import Atomics (eksperimentálne), alebo prístupy založené na zámkoch/frontoch.

Výber metódy synchronizácie závisí od konkrétneho scenára a požiadaviek na výkon. Dôležité je pochopiť, že synchronizácia môže priniesť dodatočné zaťaženie a potenciálne viesť k vzájomnému blokovaniu (deadlock), ak nie je správne implementovaná.