8.4.4. Повышение быстроты реакции за счет распараллеливания
Большинство современных графических интерфейсов пользователя являются событийно-управляемыми — пользователь выполняет в интерфейсе какие-то действия — нажимает клавиши или двигает мышь, в результате чего порождается последовательность событий или сообщений, которые приложение затем обрабатывает. Система может и сама порождать сообщения или события. Чтобы все события и сообщения были корректно обработаны, в приложении обычно присутствует цикл такого вида:
while (true) {
event_data event = get_event();
if (event.type == quit)
break;
process(event);
}
Детали API, конечно, могут отличаться, но структура всегда одна и та же: дождаться события, обработать его и ждать следующего. В однопоточном приложении такая структура затрудняет программирование длительных задач (см. раздел 8.1.3). Чтобы система оперативно реагировала на действия пользователя, функции get_event() и process() должны вызываться достаточно часто вне зависимости от того, чем занято приложение. Это означает, что задача должна либо периодически приостанавливать себя и возвращать управление циклу обработки событий, либо сама вызывать функции get_event() и process() в подходящих точках. То и другое решение усложняет реализацию задачи.
Применив распараллеливание для разделения обязанностей, мы сможем вынести длительную задачу в отдельный поток, а выделенному потоку GUI поручить обработку событий. В дальнейшем потоки могут взаимодействовать с помощью простых механизмов, и мешать код обработки событий с кодом задачи не придётся. В листинге ниже приведён набросок такого разделения обязанностей.
Листинг 8.6. Отделение потока GUI от потока задачи
std::thread task_thread;
std::atomic<bool> task_cancelled(false);
void gui_thread() {
while (true) {
event_data event = get_event();
if (event.type == quit)
break;
process(event);
}
}
void task() {
while (!task_complete() && !task_cancelled) {
do_next_operation();
}
if (task_cancelled) {
perform_cleanup();
} else {
post_gui_event(task_complete);
}
}
void process(event_data const& event) {
switch(event.type) {
case start_task:
task_cancelled = false;
task_thread = std::thread(task);
break;
case stop_task:
task_cancelled = true;
task_thread.join();
break;
case task_complete:
task_thread.join();
display_results();
break;
default:
//...
}
}
В результате такого разделения обязанностей поток пользовательского интерфейса всегда будет своевременно реагировать на события, даже если задача занимает много времени. Быстрота реакции часто является основной характеристикой приложения с точки зрения пользователя — с приложением, которое полностью зависает на время выполнения некоторой операции (неважно, какой именно), работать неприятно. За счет выделения специального потока для обработки событий пользовательский интерфейс может сам обрабатывать относящиеся к нему сообщения (например, изменение размера или перерисовка окна), не прерывая длительной операции, но передавая адресованные ей сообщения, если таковые поступают.
До сих пор в этой главе мы говорили о том, что следует учитывать при проектировании параллельного кода. Поначалу количество разных факторов может привести в изумление, но постепенно они войдут в плоть и кровь и станут вашей второй натурой. Если описанные выше соображения внове для вас, то, надеюсь, они станут яснее после того, как мы рассмотрим конкретные примеры многопоточного кода.