Книга: Системное программирование в среде Windows

Модель "хозяин/рабочий" и другие модели многопоточных приложений

Модель "хозяин/рабочий" и другие модели многопоточных приложений

Программа grepMT демонстрирует модель многопоточных приложений, носящую название модели "хозяин/рабочий" ("boss/worker"), а рис. 6.3, после замены в нем термина "процесс" на термин "поток", может служить графической иллюстрацией соответствующих отношений. Главный поток (основной поток в данном случае) поручает выполнение отдельных задач рабочим потокам. Каждый рабочий, поток получает файл, в котором она должна выполнить поиск, а полученные рабочим потоком результаты передаются главному потоку во временном файле.

Существуют многочисленные вариации этой модели, одной из которых является модель рабочей группы (work crew model), в которой рабочие потоки объединяют свои усилия для решения одной задачи, причем каждый отдельный поток выполняет свою небольшую часть работы. Модель рабочей группы используется в нашем следующем примере (рис. 7.2). Рабочие группы даже могут самостоятельно распределять работу между собой без получения каких-либо указаний со стороны главного потока. В многопоточных программах может быть применена практически любая из схем управления, разработанных для коллективов в человеческом обществе. 

Рис. 7.2. Выполнение сортировки слиянием с использованием нескольких потоков

Двумя другими основными моделями являются модель "клиент/сервер" (client/server) (проиллюстрирована на рис. 7.1, а пример ее практической реализации рассматривается в главе 11) и конвейерная модель (pipeline model), в которой выполнение задания передается от одного потока к другому (пример многоступенчатого конвейера рассматривается в главе 10 и иллюстрируется на рис. 10.1).

При проектировании многопоточных систем эти модели обладают целым рядом преимуществ, к числу которых можно отнести следующие:

• Большинство проблем многопоточного программирования могут быть разрешены с использованием одной из стандартных моделей, облегчающих проектирование, разработку и отладку программ.

• Применение понятных и проверенных моделей не только позволяет избежать многих ошибок, которые легко допустить при написании многопоточных программ, но и способствует повышению производительности результирующих приложений.

• Эти модели естественным образом соответствуют структуре большинства обычных задач программирования.

• Программистам, сопровождающим программу, будет гораздо легче понять ее устройство, если она будет описана в документации на понятном языке. 

• Находить неполадки в незнакомой программе гораздо легче, если ее можно анализировать в терминах моделей. Очень часто главную причину неполадок удается установить на основании видимых нарушений базовых принципов одной из моделей.

• Многие распространенные дефекты программ, например, нарушение условий состязаний задач и их блокирование, также можно описать с использованием простых моделей, к числу которых относятся эффективные методы использования объектов синхронизации, описанные в главах 9 и 10.

Эти классические модели потоков реализованы во многих ОС. В модели компонентных объектов (Component Object Model, COM), широко используемой во многих Windows-системах, применяется другая терминология, и хотя рассмотрение модели СОМ выходит за рамки данной книги, об этих моделях говорится в конце главы 11, где они сравниваются с другими примерами программ.

Оглавление книги