valeur(10);
int attendu =10 ;
int souhaité =20 ;
while (!value.compare_exchange_weak(attendu, souhaité)) {
// Boucle jusqu'à ce que la valeur soit mise à jour avec succès.
// La valeur 'attendue' sera mise à jour avec la valeur actuelle
// si la comparaison échoue. Utilisez-le pour la prochaine tentative.
}
// Désormais, la « valeur » est mise à jour atomiquement à 20 (si elle était initialement 10).
```
* Ordre de la mémoire (C++) : Lorsque vous utilisez `std::atomic`, faites très attention à l'ordre de la mémoire. Cela contrôle la manière dont les effets des opérations atomiques sont synchronisés entre les threads. Les commandes de mémoire courantes incluent :
* `std::memory_order_relaxed` :fournit une synchronisation minimale. Utile pour les compteurs simples où un ordre strict n'est pas critique.
* `std::memory_order_acquire` :garantit que les lectures effectuées après la charge atomique verront les valeurs au moment où la charge atomique s'est produite.
* `std::memory_order_release` :garantit que les écritures effectuées avant le magasin atomique seront visibles par les autres threads qui acquièrent la valeur.
* `std::memory_order_acq_rel` :combine la sémantique d'acquisition et de libération. Convient aux opérations de lecture-modification-écriture.
* `std::memory_order_seq_cst` :fournit une cohérence séquentielle (ordre le plus fort). Toutes les opérations atomiques semblent se dérouler dans un ordre unique et global. C'est le modèle par défaut mais aussi le plus cher.
* Choisissez l'ordre le plus faible qui répond à vos exigences d'exactitude pour des performances optimales. Un ordre trop strict peut entraîner une surcharge de synchronisation inutile. Commencez par « détendu » et renforcez-le seulement si nécessaire.
4. Conception pour les cas d'échec et de bord :
* Boucles CAS : Lorsque vous utilisez CAS, concevez votre code pour gérer les échecs potentiels de l’opération CAS. Le CAS peut échouer si un autre thread modifie la valeur entre votre lecture et votre tentative de mise à jour. Utilisez des boucles qui relisent la valeur, calculent la nouvelle valeur et réessayez le CAS jusqu'à ce qu'il réussisse.
* Problème ABA : Le problème ABA peut survenir avec CAS lorsqu'une valeur passe de A à B et revient à A. Le CAS peut échouer de manière incorrecte, même si l'état sous-jacent a changé. Les solutions incluent l'utilisation de structures de données versionnées (par exemple, l'ajout d'un compteur) ou l'utilisation d'un CAS double largeur (si pris en charge par votre matériel).
5. Tests et vérification :
* Tests de concurrence : Testez minutieusement votre code dans des environnements simultanés à l’aide de plusieurs threads ou processus.
* Tests de résistance : Soumettez votre application à des charges élevées pour exposer des conditions de concurrence potentielles ou d'autres problèmes liés à la concurrence.
* Outils d'analyse statique : Utilisez des outils d'analyse statique capables de détecter des conditions de concurrence potentielles ou d'autres erreurs de concurrence.
* Vérification du modèle : Pour les applications critiques, envisagez d'utiliser des techniques de vérification de modèle pour vérifier formellement l'exactitude de votre code concurrent. Il s’agit d’une approche plus avancée qui peut fournir de solides garanties quant à l’absence d’erreurs de concurrence.
* Désinfectant pour fils (TSan) : Utilisez des désinfectants de thread (par exemple, dans GCC/Clang) pour détecter automatiquement les conditions de concurrence et autres erreurs de thread pendant l'exécution.
6. Révision du code et documentation :
* Révision du code : Faites réviser votre code par des développeurs expérimentés qui comprennent la programmation simultanée et les opérations atomiques. Les bugs de concurrence peuvent être subtils et difficiles à trouver.
* Documentation : Documentez clairement l'utilisation des opérations atomiques dans votre code, en expliquant pourquoi elles sont nécessaires et comment elles fonctionnent. Cela aidera les autres développeurs à comprendre et à maintenir votre code à l'avenir.
Exemple : compteur Thread-Safe utilisant des opérations atomiques (C++)
```c++
#include
#include
#include
#include
classe AtomicCounter {
privé:
std::atomic count{0} ;
publique:
incrément vide() {
count.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed); // Un ordre détendu est suffisant ici.
}
int getCount() const {
return count.load(std::memory_order_relaxed);
}
} ;
int main() {
Compteur atomique ;
int numThreads =10 ;
int incrémentsParThread =10 000 ;
threads std::vector ;
pour (int i =0; i
threads.emplace_back([&]() {
pour (int j =0; j
compteur.increment();
}
});
}
pour (auto&fil :fils) {
thread.join();
}
std::cout <<"Compte final :" <
renvoie 0 ;
}
```
Avantages de la programmation atomique :
* Intégrité des données améliorée : Empêche les conditions de concurrence critique et la corruption des données, conduisant à des logiciels plus fiables.
* Efficacité accrue : Peut être plus efficace que les mécanismes de verrouillage traditionnels dans certains scénarios, notamment avec des stratégies de verrouillage à granularité fine.
* Conflit de verrouillage réduit : Les algorithmes sans verrouillage basés sur des opérations atomiques peuvent éliminer les conflits de verrouillage, conduisant ainsi à de meilleures performances.
* Code simplifié : Les opérations atomiques peuvent parfois simplifier le code en éliminant le besoin de verrouillage et de déverrouillage explicites.
Inconvénients de la programmation atomique :
* Complexité accrue : L'implémentation et le débogage de code simultané avec des opérations atomiques peuvent être plus complexes que l'utilisation du verrouillage traditionnel.
* Potentiel d'erreurs subtiles : Les bugs de concurrence peuvent être subtils et difficiles à détecter.
* Dépendance matérielle : La disponibilité et les performances des opérations atomiques peuvent varier en fonction du matériel sous-jacent.
* Nécessite une compréhension approfondie : Utiliser correctement l’ordre de la mémoire et traiter des problèmes tels que le problème ABA nécessite une solide compréhension des concepts de concurrence.
En conclusion, l'intégration de la programmation atomique peut conduire à des améliorations significatives en termes d'efficacité et de fiabilité, mais il est crucial d'analyser soigneusement votre domaine problématique, de choisir les bonnes primitives atomiques et de tester minutieusement votre code pour garantir son exactitude. Commencez petit et intégrez progressivement les opérations atomiques dans votre base de code à mesure que vous gagnez en expérience et en confiance.
