Глава 6 Проектирование параллельных структур данных с блокировками

В этой главе:

■ Что понимается под проектированием структур данных, рассчитанных на параллельный доступ?

■ Рекомендации по проектированию таких структур.

■ Примеры реализации параллельных структур данных.

В предыдущей главе мы рассмотрели низкоуровневые детали атомарных операций и модели памяти. В этой главе мы на время отойдем от низкоуровневых деталей (чтобы вернуться к ним в главе 7) и поразмыслим о структурах данных.

От выбора структуры данных может в значительной степени зависеть всё решение поставленной задачи, и параллельное программирование — не исключение. Если к структуре данных планируется обращаться из разных потоков, то возможно два варианта: либо структура вообще неизменяемая, и тогда никакой синхронизации не требуется, либо программа спроектирована так, что любые изменения корректно синхронизированы. Одна из возможностей — завести отдельный мьютекс и пользоваться для защиты данных внешней по отношению к структуре блокировкой, применяя технику, рассмотренную в главах 3 и 4. Другая — спроектировать саму структуру данных, так чтобы к ней был возможен параллельный доступ.

При проектировании структуры данных, допускающей параллельный доступ, мы можем использовать основные строительные блоки многопоточных приложений, описанные в предыдущих главах, например мьютексы и условные переменные. На самом деле, вы уже видели примеры структур, в которых сочетание этих блоков гарантирует безопасный доступ из нескольких потоков.

Мы начнем эту главу с нескольких общих рекомендаций по проектированию параллельных структур данных. Затем мы еще раз вернемся к использованию блокировок и условных переменных в простых структурах, после чего перейдём к более сложным. В главе 7 я покажу, как с помощью атомарных операций можно строить структуры данных без блокировок.

Но довольно предисловий — посмотрим, что входит в проектирование структуры данных для параллельного программирования.