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Les verrous, dans le contexte de la programmation, sont des mécanismes de synchronisation utilisés pour contrôler l'accès aux ressources partagées. Ils évitent les conditions de concurrence critique, dans lesquelles plusieurs threads ou processus tentent de modifier simultanément les mêmes données, conduisant à des résultats imprévisibles et incorrects. Voici comment utiliser les verrous, ainsi que les variantes et considérations :
Concepts de base :
* Exclusion mutuelle : Un verrou garantit qu'un seul thread peut maintenir le verrou à la fois. Tout autre thread tentant d'acquérir le verrou sera bloqué jusqu'à ce que le verrou soit libéré. Cela garantit une exclusion mutuelle :un seul thread à la fois peut accéder à la section critique (le code protégé par le verrou).
* Acquisition du verrou : Avant d'accéder à une ressource partagée, un thread doit acquérir (ou obtenir) le verrou.
* Libérer le verrou : Après avoir accédé à la ressource partagée, le thread doit libérer (ou déverrouiller) le verrou, permettant ainsi à d'autres threads d'y accéder.
* Interblocages : Un blocage se produit lorsque deux ou plusieurs threads sont bloqués indéfiniment, attendant que l'autre libère les verrous dont ils ont besoin. Une conception et un ordre minutieux de l’acquisition des verrous sont cruciaux pour éviter les blocages.
Exemple (Python conceptuel) :
```python
importer un thread
ressource_partagée =0
lock =threading.Lock()
def incrément_resource() :
ressource_partagée globale
lock.acquire() # Acquérir le verrou
essayer:
ressource_partagée +=1
enfin:
lock.release() # Libère le verrou, même si des exceptions se produisent
fils =[]
pour moi dans la plage (10):
thread =threading.Thread(target=increment_resource)
threads.append(thread)
thread.start()
pour le fil dans les fils :
thread.join()
print(f"Valeur finale de shared_resource :{shared_resource}") # Doit être 10
```
Dans cet exemple :
* `threading.Lock()` crée un objet verrou.
* `lock.acquire()` tente d'acquérir le verrou. Si un autre thread détient le verrou, cet appel se bloquera jusqu'à ce que le verrou soit libéré.
* `lock.release()` libère le verrou. Le bloc `try...finally` garantit que le verrou est toujours libéré, même si une exception se produit dans la fonction `increment_resource`.
Types de verrous (variantes) :
* Verrous récursifs (verrous réentrants) : Autorisez le même thread à acquérir le verrou plusieurs fois sans blocage. Utile dans les situations où une fonction s'appelle de manière récursive et doit accéder à une ressource partagée.
* Verrous en lecture-écriture : Autorisez plusieurs threads à lire la ressource partagée simultanément, mais un seul thread peut écrire à la fois. Cela améliore la concurrence par rapport à un simple verrouillage mutex.
* Variables de condition : Utilisé conjointement avec des verrous pour permettre aux threads d'attendre que des conditions spécifiques deviennent vraies avant d'accéder à une ressource partagée. Ils offrent une synchronisation plus sophistiquée que de simples verrous.
* Sémaphores : Généraliser les verrous; ils permettent à un nombre spécifié de threads d'accéder simultanément à une ressource partagée. Un sémaphore avec un compte de 1 est essentiellement un verrou mutex.
Considérations importantes :
* Verrouiller la granularité : Choisissez le niveau de granularité approprié pour vos serrures. Un verrouillage trop fin peut entraîner une surcharge excessive, tandis qu'un verrouillage trop grossier peut limiter la concurrence.
* Prévention des blocages : Acquérez toujours les verrous dans le même ordre pour éviter les blocages. Utilisez des techniques telles que la détection et l’évitement des blocages pour atténuer le risque.
* Mamine : Assurez-vous qu’aucun thread n’est perpétuellement empêché d’acquérir un verrou. Les mécanismes d’équité peuvent aider à prévenir la famine.
* Performances : Les verrous introduisent une surcharge. Envisagez des mécanismes de synchronisation alternatifs tels que des opérations atomiques ou des structures de données sans verrouillage, le cas échéant.
L'implémentation spécifique des verrous varie selon les langages de programmation. Les exemples et les concepts fournis ici sont généraux et s'appliquent largement, mais la syntaxe exacte et les types de verrous disponibles diffèrent dans des langages comme Java, C++, C#, Go, etc. Consultez la documentation de votre langage pour plus de détails.
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