Процессы и синхронизация
_______________________________Глава 2
Процессы и синхронизация
Параллельным программам присуща более высокая сложность по сравнению с последовательными. Они соотносятся с последовательными программами, как шахматы с шашками или бридж с "дураком": и те и другие интересны, но первые гораздо интеллектуальнее последних.
В этой главе исследуется "игра" в параллельное программирование, здесь подробнее рассмотрены ее правила, фигуры и стратегии. Эти правила являются формальными инструментами, которые помогают понимать и разрабатывать правильные программы. Фигуры — это конструкции языка для описания параллельных вычислений, а стратегии — полезные методы программирования.
В предыдущей главе были представлены процессы и синхронизация, а также приведены примеры их использования. Здесь они рассматриваются подробнее. В разделе 2.1 кратко описывается семантика (смысл) параллельных программ и представлены пять основных понятий: состояние программы, неделимое действие, история, свойства безопасности и живучести. В разделах 2.2 и 2.3 эти понятия поясняются двумя примерами — поиск шаблона в файле и поиск в массиве максимального значения. Изучаются также способы распараллеливания программ, рассматривается необходимость неделимых действий и синхронизации. В разделе 2.4 определяются неделимые действия (примитивы) и вводится оператор await как средство выражения примитивов и синхронизации. В разделе 2.5 показано, как программировать синхронизацию, которая встречается в программах типа "производитель-потребитель".
В разделе 2.6 представлен краткий обзор аксиоматической семантики последовательных и параллельных программ. Новая фундаментальная проблема, возникающая в параллельных программах, — это возможность взаимного влияния (вмешательства). В разделе 2.7 описаны четыре метода его устранения: непересекающиеся множества переменных, ослабленные утверждения, глобальные инварианты и синхронизация. Наконец, в разделе 2.8 показано, как доказывать выполнение свойств безопасности, и определены стратегии планирования и понятие справедливости.
Многие концепции представлены в этой главе подробно, поэтому их, возможно, нелегко понять при первом прочтении. Но, пожалуйста, будьте настойчивы, изучайте примеры и при необходимости возвращайтесь к этой главе. Представленные в ней концепции важны, поскольку обеспечивают основу для разработки и понимания параллельных программ. Дисциплинированный подход важен для последовательных программ и обязателен для параллельных, поскольку порядок, в котором выполняются процессы, не детерминирован. В любом случае, приступим к игре!
