"Атомарность и безопасность потоков: работа с перечисляемыми типами в Delphi"

Delphi , Компоненты и Классы , Потоки

Атомарность и безопасность потоков: работа с перечисляемыми типами в Delphi

Перечисляемые типы в Object Pascal (Delphi) представляют собой набор констант, которые могут использоваться для упрощения понимания и уменьшения вероятности ошибок, связанных с использованием числовых значений. Однако, когда речь заходит о многопоточности, важно понимать, как работают операции чтения и записи с переменными, особенно если они используются в многопоточных приложениях.

Описание проблемы

Вопрос безопасности потоков (thread safety) при работе с перечисляемыми типами в Delphi может вызвать споры среди разработчиков. Рассмотрим простой пример перечисляемого типа Suit, представляющего собой масть в карточных играх:

type
  Suit = (Club, Diamond, Heart, Spade);

Данный тип используется в классе TTest следующим образом:

type
  TTest = class
  private
    FSuit: Suit;
    function SetSuit(aValue: Suit): Boolean;
  public
    property GimmeSuit: Suit read FSuit;
    // ... другие методы и свойства ...
  end;

function TTest.SetSuit(aValue: Suit): Boolean;
begin
  FSuit := aValue;
  // Возможно, здесь следует добавить проверку успешности операции
  // и возвращать результат, но в данном примере это опущено.
  Result := True;
end;

Сторонники мнения о том, что данный код является потокобезопасным, утверждают, что операция присваивания переменной FSuit является атомарной. Однако, действительно ли это так?

Подтвержденный ответ

Для начала следует разобраться с терминологией, которую вы используете: threadsafe и atomic.

Threadsafe — это термин, который необходимо квалифицировать в контексте его применения. Это подробно освещено в статье Эрика Липперта "What is this thing you call 'thread safe'?" (https://blogs.msdn.microsoft.com/ericlippert/2009/10/19/what-is-this-thing-you-call-thread-safe/).

Atomic операция — это операция, которая неделима. Она воспринимается системой как происходящая единовременно.

В приведенном вами коде предполагается, что несколько потоков читают и записывают в FSuit. Операции чтения и записи FSuit атомарны, если размер переменной соответствует одному байту или она выровнена.

Доступ к памяти размером в один байт всегда атомарен. Если перечисляемый тип больше одного байта, то для атомарности чтения и записи он должен быть выровнен. Неправильно выровненный доступ к памяти может привести к ошибке, известной как tearing — читающий поток может увидеть только часть записанных данных, поскольку переменная может находиться на границе кэш-линии.

По умолчанию, перечисляемый тип в Delphi будет занимать один байт, и разметка класса будет выровнена. Следовательно, даже чтение и запись в перечисляемые типы большего размера будут атомарными.

Однако, безопасность потоков в программе не может быть определена на основе этой информации. Вам нужно будет уточнить, каковы намерения в отношении порядка доступа к памяти. Например, если два потока записывают в FSuit, а третий поток читает из него, и корректность программы не зависит от порядка этих операций, то программа является потокобезопасной. Если же корректность зависит от порядка, то программа не является потокобезопасной и требует синхронизации.

Альтернативный ответ

Итак, в зависимости от размера и выравнивания перечисляемых типов в вашем классе, операции с ними могут быть атомарными. Однако, для создания полностью потокобезопасного приложения, вам следует использовать механизмы синхронизации, такие как мьютексы или семафоры, чтобы управлять доступом к общим ресурсам между потоками.

Заключение

В данной статье мы рассмотрели, как работают перечисляемые типы в контексте многопоточности в Delphi. Мы выяснили, что по умолчанию операции присваивания перечисляемых типов могут быть атомарными, если размер типа соответствует одному байту или если тип выровнен в памяти. Тем не менее, для создания полностью потокобезопасного приложения необходимо учитывать дополнительные факторы, такие как порядок доступа к общим ресурсам и использование механизмов синхронизации.

Создано по материалам из источника по ссылке.

Описание контекста: Вопрос касается безопасности потоков и атомарности операций с перечисляемыми типами в языке программирования Delphi при многопоточной работе.

Комментарии и вопросы

Получайте свежие новости и обновления по Object Pascal, Delphi и Lazarus прямо в свой смартфон. Подпишитесь на наш Telegram-канал delphi_kansoftware и будьте в курсе последних тенденций в разработке под Linux, Windows, Android и iOS

:: Главная :: Потоки ::