C と C++ でマルチスレッドプログラミングすることで、アプリケーションは複数のタスクを同時に実行し、パフォーマンスと応答性を向上させることができます。しかし、効果的なマルチスレッドシステムの設計は、競争条件、デッドロック、データ不整合性などの問題を避けるために特定の原則を遵守する必要があります。この記事では、実際の例でサポートされる主要な設計原則について説明します。

1. 共有データを最小限に抑える

スレッド間で共有されたデータを削減すると、同期の問題の可能性が低下します。スレッドが独立したデータで動作する場合、メカニズムの減少の必要性は減少し、パフォーマンスとより単純なコードにつながる。例えば、複数のリクエストを扱うWebサーバーでは、各スレッドは、ミュータブルな状態を共有することなく要求データを処理します。

2. 適切な同期を使用する

共有データが必要な場合は、適切な同期により、データの完全性が保証されます。 テクニックには、ミュート実行、スピンロック、条件変数が含まれます。 例えば、プロデューサー・コンシューマー・モデルは、共有バッファへのアクセスを調整するためにミューテックと条件変数を使用して、レース条件を防ぎ、データの一貫性を保証します。

3.デッドロックを避けて下さい

スレッドが互いに保持するリソースに対して無期限に待機したときにデッドロックが起こります。これを防ぐには、ロックを一貫した順番で取得し、ロックの持続時間を最小限にします。例えば、トランザクションが複数のロックを獲得するデータベースシステムです。厳格なロック取得注文を確立すると、円待ち条件を避けます。

4. 拡張性の設計

スレッド数が増えると、スケーラブルなマルチスレッドアプリケーションが効率的に適応します。スレッドプールを使用してリソースを管理し、過度のスレッドを作成を避けます。例えば、サーバーアプリケーションは、接続を克服し、高い負荷の下でパフォーマンスを維持するためにスレッドプールを使用します。

5. 適切な操作を行うときにアトミックオペレーションを使用する

Atomic操作は、明示的なロックなしで共有変数にスレッドセーフなアップデートを提供します。それらは、カウンターやフラグに便利です。例えば、原子フェッチとアライドを使用して共有カウンターを増やすことで、オーバーヘッドをロックすることなく正しい状態を保証します。