Книга: Программирование на языке Ruby

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.

Оглавление книги