Eşzamanlama ve yarış koşulları

Birden fazla iş parçacığı paylaşılan kaynaklara eriştiğinde yarış koşulları oluşabilir ve bu da öngörülemeyen sonuçlara yol açabilir.

Bu derste şunları öğreneceksiniz:

• Yarış koşullarının ne olduğunu ve nasıl oluştuğunu.
• Yarış koşullarını önlemek için karşılıklı dışlamaların nasıl kullanılacağını.
• Semaforların paylaşılan kaynakları yönetmeye nasıl yardımcı olduğunu.

Birden fazla iş parçacığı paylaşılan verilere aynı anda eriştiğinde yarış koşulu oluşur ve bu durum öngörülemeyen davranışlara yol açar.

Örnek:

• İki iş parçacığı genel bir sayacı güncellemeye çalışır.
• Son değer, oluşan etkileşim nedeniyle yanlış olabilir.

Bu program, birden fazla iş parçacığının paylaşılan bir değişkeni değiştirdiği yarış koşulunu gösterir.

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

int counter = 0;

void *incrementCounter(void *arg) {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        counter++;
    }
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t t1, t2;
    pthread_create(&t1, NULL, incrementCounter, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, incrementCounter, NULL);
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    printf("Final counter value: %d\n", counter);
    return 0;
}

Karşılıklı dışlama, bir kaynağa aynı anda yalnızca bir iş parçacığının erişmesini sağlar.

Karşılıklı dışlama işlevleri:

• pthread_mutex_init() - Bir karşılıklı dışlamayı başlatır.
• pthread_mutex_lock() - Karşılıklı dışlamayı kilitler.
• pthread_mutex_unlock() - Karşılıklı dışlamanın kilidini açar.
• pthread_mutex_destroy() - Karşılıklı dışlamayı yok eder.

Bu program, paylaşılan sayaca erişimi denetlemek için karşılıklı dışlama kullanarak yarış koşulunu giderir.

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>

int counter = 0;
pthread_mutex_t lock;

void *incrementCounter(void *arg) {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        pthread_mutex_lock(&lock);
        counter++;
        pthread_mutex_unlock(&lock);
    }
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t t1, t2;
    pthread_mutex_init(&lock, NULL);
    pthread_create(&t1, NULL, incrementCounter, NULL);
    pthread_create(&t2, NULL, incrementCounter, NULL);
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    pthread_mutex_destroy(&lock);
    printf("Final counter value: %d\n", counter);
    return 0;
}

Semafor, kaynaklara erişimi denetlemek için kullanılan bir sayaçtır.

Temel işlevler:

• sem_init() - Bir semaforu başlatır.
• sem_wait() - Semafor değerini azaltır.
• sem_post() - Semafor değerini artırır.
• sem_destroy() - Semaforu yok eder.

Bu program, paylaşılan bir kaynağa erişimi yönetmek için semafor kullanır.

#include <stdio.h>
#include <pthread.h>
#include <semaphore.h>

sem_t sem;

void *task(void *arg) {
    sem_wait(&sem);
    printf("Thread %d is executing\n", *(int *)arg);
    sem_post(&sem);
    return NULL;
}

int main() {
    pthread_t t1, t2;
    int id1 = 1, id2 = 2;
    sem_init(&sem, 0, 1);
    pthread_create(&t1, NULL, task, &id1);
    pthread_create(&t2, NULL, task, &id2);
    pthread_join(t1, NULL);
    pthread_join(t2, NULL);
    sem_destroy(&sem);
    return 0;
}

Yarış koşullarını önlemek için:

• Paylaşılan değişkenleri korumak için karşılıklı dışlamalar kullanın.
• Kaynak yönetimi için semaforlar kullanın.
• Mümkün olduğunda paylaşılan kaynak kullanımını en aza indirin.

Bu derste şunları öğrendiniz:

• Yarış koşullarının ne olduğunu ve nasıl oluştuğunu.
• Yarış koşullarını önlemek için karşılıklı dışlamaların nasıl kullanılacağını.
• Semaforların paylaşılan kaynaklara erişimi yönetmeye nasıl yardımcı olduğunu.

Bu dersle C'de Çoklu İş Parçacığı ve Eşzamanlılık bölümü sona eriyor!