多くの同期の問題を処理するマルチスレッド C++ プログラムに取り組んでいます。Visual Studio 2008 を使用しています。
ブレークポイントを使用してプログラムをデバッグすると、プログラムの実行時の動作 (スレッド間でステートメントが実行される順序) が変わるようです。これは説明できますか？ここでのコンセプトは何ですか？実行順序は変わらないと思います。
2 番目の質問 - たとえば、wait 関数呼び出しによって Thread1 がブロックされている場合。スレッド 2 には、準備完了状態で実行を待機しているステートメントがあります。プログラムがスレッド 2 に実行を与えるのではなく、スレッド 1 が進行するのを待つ状況はありますか? 2 つのスレッド間のすべての依存関係を削除し、Thread2 がリソースを待機していないことを確認しました。
応答に感謝します。
マルチスレッドのデバッグ手法に関するこの記事では、このトピックに関するいくつかの優れた要約ポイントを示しています。
デバッガーで実行すると、マルチスレッドのバグが表面化しない場合があります。マルチスレッドのバグは、アプリケーション内のイベントのタイミングに非常に敏感です。デバッガーの下でアプリケーションを実行すると、タイミングが変更され、その結果、問題が隠される可能性があります。アプリケーションがテストで失敗したり、顧客環境で失敗したりしても、デバッガーで確実に実行される場合は、ほぼ確実にコードのタイミングの問題です。
...そして、後者の特定の質問については、大部分の場合、オペレーティングシステムはいつでも好きなときにスレッドの実行を自由に中断できることを理解することが重要です。実行する。
覚えておいてください: 「動作するまで」デバッグする場合のように、マルチスレッド アプリケーションを正常にデバッグする方法はありません。
デッドロックが発生しないこと、およびすべてのデータ アクセスが必要な場所でシリアル化されていることを何らかの形で証明する方法が必要です。これを行うのは非常に難しく、経験豊富な開発者でさえ特定のケースを見逃す可能性があります。
したがって、設計によって特定の特性 (たとえば、デッドロックからの自由) が保証されるように、マルチスレッド アプリケーションを設計することが非常に重要です。前の文のどこにもデバッグについて言及されていないことに注意してください。エラーハンティングではなく、設計によって機能する必要があります。
次の 2 つの主要な問題があります。
データ構造へのアクセスのシリアル化。
デッドロック。
以下で説明するイベント ドリブンまたは CSP アプローチは、#1 を自動的に処理します。デッドロックの問題は些細なことではなく、今でも活発な研究テーマです。つまり、デッドロックがないことを証明する方法 (およびそのための設計も!) です。
デッドロックからの自由など、特定のプロパティの確認と正式な証明をより簡単にする設計の一例は、逐次プロセスの通信 (CSP)です。
CSP アプローチは、ほとんどのアプリケーション開発フレームワークで利用でき、シェアード ナッシング イベント ドリブン システムとして実装できます。主な機能は次のとおりです。
スレッドは、相互にイベント (メッセージ) を送信することによって通信します。
データ構造はスレッド間で直接共有されることはなく、代わりにイベントがデータを所有します。
イベントがポストされたときにイベント キューに順次アクセスするために、唯一の同期が行われます。
これだけで、高レベルの抽象化がイベント パッシングを使用してデッドロックを起こしやすい抽象化を再実装していない限り、デッドロックからの自由が保証されます。たとえば、哲学者の食事の行き詰まりの問題は、イベントの受け渡しでも取得できますが、イベント (メッセージ) を介してリソースに関する情報を明示的に渡すようになりました。したがって、問題は少なくとも明確になり、あなたはそれについて考えざるを得なくなります。問題は、いわば隠蔽されていません。
デッドロック/ライブロックが発生しないことを証明する正式な手法は、 CSP を実装するイベント パッシング プロダクション コードに適用する方が簡単です。イベントを受け入れるコードは、状態のセットだけでなく、各状態の受け入れられたイベントのセットの抽出を可能にするランタイム イントロスペクションを提供できます (内部的にはステート マシンになります)。多くの場合、この情報は、デッドロックの可能性がないことを証明するのに十分な場合もあれば、別の方法で対処できるデッドロック シナリオの小さなセットを列挙するのに十分な場合もあります。結局のところ、CSP 形式主義は通常、ソフトウェアの完全なセマンティクスをキャプチャすることはできないため、セマンティクス自体を使用して、デッドロックが発生しないこと、または別の方法で処理されることをさらに示すことができます。