Lås, i samband med programmering, är synkroniseringsmekanismer som används för att kontrollera åtkomst till delade resurser. De förhindrar rasförhållanden, där flera trådar eller processer försöker ändra samma data samtidigt, vilket leder till oförutsägbara och felaktiga resultat. Så här använder du lås, tillsammans med variationer och överväganden:
grundläggande koncept:
* Ömsesidig uteslutning: Ett lås säkerställer att endast en tråd kan hålla låset åt gången. Alla andra trådar som försöker skaffa låset kommer att blockeras tills låset släpps. Detta garanterar ömsesidig uteslutning - endast en tråd kan komma åt det kritiska avsnittet (koden som skyddas av låset) åt gången.
* förvärva låset: Innan du får åtkomst till en delad resurs måste en tråd förvärva (eller få) låset.
* släpper låset: Efter åtkomst till den delade resursen måste tråden släppa (eller låsa upp) låset, så att andra trådar kan komma åt det.
* Deadlocks: Ett dödläge inträffar när två eller flera trådar blockeras på obestämd tid och väntar på att varandra ska släppa de lås de behöver. Noggrann design och beställning av låsförvärv är avgörande för att undvika dödlås.
Exempel (konceptuell python):
`` `python
importtrådning
delad_resource =0
lås =gängning.lock ()
def inkrement_resource ():
Global Shared_Resource
Lock.acquire () # förvärva låset
försök:
delad_resource +=1
slutligen:
Lock.Release () # Släpp låset, även om undantag inträffar
trådar =[]
för jag inom räckvidden (10):
tråd =tråd. Thread (mål =inkrement_resource)
trådar.Append (tråd)
tråd.start ()
För tråd i trådar:
tråd.join ()
utskrift (F "Slutvärdet för Shared_Resource:{Shared_Resource}") # ska vara 10
`` `
I det här exemplet:
* `Threading.lock ()` skapar ett låsobjekt.
* `lock.acquire ()` försök att skaffa låset. Om en annan tråd håller låset blockerar detta samtal tills låset släpps.
* `lock.release ()` släpper låset. Blocket "Try ... Slutligen" säkerställer att låset alltid släpps, även om ett undantag inträffar i funktionen "Increment_resource".
typer av lås (variationer):
* rekursiva lås (Reentrant Locks): Låt samma tråd skaffa låset flera gånger utan att blockera. Användbara i situationer där en funktion kallar sig rekursivt och måste komma åt en delad resurs.
* Lässkrivlås: Låt flera trådar läsa den delade resursen samtidigt, men bara en tråd kan skriva åt gången. Detta förbättrar samtidighet jämfört med ett enkelt mutexlås.
* Skickvariabler: Används i samband med lås så att trådar kan vänta på att specifika förhållanden blir sanna innan du får åtkomst till en delad resurs. De ger mer sofistikerad synkronisering än enkla lås.
* Semaphores: Generalisera lås; De tillåter ett specifikt antal trådar att få tillgång till en delad resurs samtidigt. En semafor med en räkning av 1 är i huvudsak ett mutexlås.
Viktiga överväganden:
* Lås granularitet: Välj lämplig nivå av granularitet för dina lås. För finkornig låsning kan leda till överdrivet omkostnad, medan alltför grovkornig låsning kan begränsa samtidighet.
* Deadlock Prevention: Få alltid lås i samma ordning för att undvika dödlås. Använd tekniker som dödlåsdetektering och undvikande för att mildra risken.
* svält: Se till att ingen tråd är ständigt blockerad från att skaffa ett lås. Rättvisa mekanismer kan hjälpa till att förhindra svält.
* Prestanda: Lås introducerar overhead. Tänk på alternativa synkroniseringsmekanismer som atomoperationer eller låsfria datastrukturer där så är lämpligt.
Den specifika implementeringen av lås varierar mellan programmeringsspråk. Exemplen och koncept som tillhandahålls här är allmänna och gäller i stort sett, men den exakta syntaxen och tillgängliga typer av lås kommer att skilja sig åt på språk som Java, C ++, C#, GO, etc. Kontakta ditt språkdokumentation för detaljer.
