end
def join
list.each { |t| t.join if t != Thread.current }
end
def kill
list.each { |t| t.kill }
end
end
13.2. Синхронизация потоков
Почему необходима синхронизация? Потому что из-за «чередования» операций доступ к переменным и другим сущностям может осуществляться в порядке, который не удается установить путем чтения исходного текста отдельных потоков. Два и более потоков, обращающихся к одной и той же переменной, могут взаимодействовать между собой непредвиденными способами, и отлаживать такую программу очень трудно.
Рассмотрим простой пример:
x = 0
t1 = Thread.new do
1.upto(1000) do
x = x + 1
end
end
t2 = Thread.new do
1.upto(1000) do
x = x + 1
end
end
t1.join
t2.join
puts x
Сначала переменная x равна 0. Каждый поток увеличивает ее значение на тысячу раз. Логика подсказывает, что в конце должно быть напечатано 2000.
Но фактический результат противоречит логике. На конкретной машине было напечатано значение 1044. В чем дело?
Мы предполагали, что инкремент целого числа — атомарная (неделимая) операция. Но это не так. Рассмотрим последовательность выполнения приведенной выше программы. Поместим поток t1 слева, а поток t2 справа. Каждый квант времени занимает одну строчку и предполагается, что к моменту, когда был сделан этот мгновенный снимок, переменная x имела значение 123.
t1 t2
-------------------------- -----------------------------
Прочитать значение x (123)
Прочитать значение x (123)
Увеличить значение на 1 (124)
Увеличить значение на 1 (124)
Записать результат в x
Записать результат в x
Ясно, что каждый поток увеличивает на 1 то значение, которое видит. Но не менее ясно и то, что после увеличения на 1 обоими потоками x оказалось равно всего 124.
И это лишь самая простая из проблем, возникающих в связи с синхронизацией. Для решения более сложных приходится прилагать серьезные усилия — это предмет изучения специалистами в области теоретической информатики и математики.
13.2.1. Синхронизация с помощью критических секций
Простейший способ синхронизации дают критические секции. Когда поток входит в критическую секцию программы, гарантируется, что никакой другой поток не войдет в нее, пока первый не выйдет.
Если акцессору Thread.critical присвоить значение true, то выполнение других потоков не будет планироваться. В следующем примере мы переработали код предыдущего, воспользовавшись акцессором critical для определения критической области, которая защищает уязвимые участки программы.
x = 0
t1 = Thread.new do
1.upto(1000) do
Thread.critical = true
x = x + 1
Thread.critical = false
end
end
t2 = Thread.new do
1.upto(1000) do
Thread.critical = true
x = x + 1
Thread.critical = false
end
end
t1.join
t2.join
puts x
Теперь последовательность выполнения изменилась; взгляните, в каком порядке работают потоки t1 и t2. (Конечно, вне того участка, где происходит увеличение переменной, потоки могут чередоваться более-менее случайным образом.)
t1 t2
----------------------------- -----------------------------
Прочитать значение x (123)
