Джонсон Харт - Системное программирование в среде Windows

8.6. Поэкспериментируйте с программой 8.2, используя различные комбинации автоматически и вручную сбрасываемых событий, а также функций SetEvent и PulseEvent (в текущем решении используются функция SetEvent и автоматически сбрасываемое событие). Могут ли считаться корректными альтернативные и исходный варианты реализации с учетом объявленного функционального назначения программы? (См. примечание после программы 8.2.) Объясните результаты и поясните, в чем с функциональной точки зрения состоит полезность альтернативных вариантов реализации. Можете ли вы добиться того, чтобы заработали альтернативные варианты реализации, изменив логику программы?

8.7. Создайте пул рабочих потоков, но организуйте такое управление частотой выполнения рабочих потоков, чтобы на протяжении любого односекундного интервала времени выполняться мог только один поток. Измените программу таким образом, чтобы на протяжении одного интервала могли выполняться два потока, но суммарная частота выполнения потоков соответствовала одному потоку в секунду. Подсказка. Рабочие потоки должны ожидать наступления события (события какого типа?) и управляющий поток должен переводить событие в сигнальное состояние (с помощью функции SetEvent или PulseEvent?) каждую секунду.

8.8. Упражнение повышенной сложности. Объекты CRITICAL_SECTION предназначены для использования потоками в рамках одного и того же процесса. Что произойдет, если объект CS будет создан в разделяемой отображаемой области памяти? Смогут ли использовать CS оба процесса? Вы можете провести самостоятельный эксперимент, изменив программу таким образом, чтобы производитель и потребитель выполнялись в различных процессах.

В предыдущей главе были введены операции синхронизации, использование которых иллюстрировалось с привлечением нескольких относительно простых примеров. В следующей главе предлагаются более сложные, но вместе с тем более реалистичные и полезные примеры, а также описывается общая модель синхронизации, позволяющая решить многие практические задачи и повысить надежность программ. В данной же небольшой главе анализируется влияние синхронизация на производительность приложений и рассматриваются методы, минимизирующие отрицательные последствия этого влияния.

Несмотря на всю важность синхронизации потоков, применение этого средства сопряжено со значительными рисками снижения производительности, которые ниже частично обсуждаются на примере как однопроцессорных, так и многопроцессорных (SMP) систем. У возможных альтернативных решений имеются собственные достоинства и недостатки. Например, объекты CRITICAL_SECTION (CS) и мьютексы обладают почти одинаковыми свойствами и решают одну и ту же фундаментальную задачу. Вообще говоря, наиболее эффективным механизмом блокирования являются объекты CS, хотя это справедливо не во всех ситуациях. Кроме того, как показано в главе 10, объекты CS менее удобны в работе по сравнению с мьютексами. В некоторых случаях достаточно использовать функции взаимоблокировки потоков, а при тщательном проектировании и реализации приложения иногда можно вообще обойтись без использования объектов синхронизации.

Сначала мы обсудим сравнительные достоинства и недостатки объектов CS и мьютексов, дополнив этот анализ учетом факторов, проявляющихся в SMP-системах. К числу других рассмотренных ниже тем относятся спин-счетчики объектов CS, дросселирование семафоров и родство процессоров. Глава заканчивается сводкой рекомендаций, касающихся оптимизации производительности.

Примечание

В NT 5.0 достигнут значительный прогресс в плане повышения производительности. В ранних версиях NT и в Windows 9x некоторые из отмеченных выше проблем носили гораздо более острый характер.

Использование синхронизации в программах может и будет ухудшать их производительность, и в этом отношении следует быть особенно осмотрительным в случае SMP-систем. На первый взгляд, это противоречит здравому смыслу, поскольку от SMP-систем в целом можно было, бы ожидать только повышения производительности, а уж о том, что при переходе к ним быстродействие программ может снижаться, казалось бы, и речи идти не может. Тем не менее, в силу особенностей внутренних механизмов реализации, а также конкуренции между процессорами за право доступа к памяти могут наблюдаться неожиданные эффекты, в том числе и резкое ухудшение производительности программы.