Koncurrensmönster

Koncurrensmönster är generella lösningar på problem som uppstår när flera trådar eller processer samtidigt försöker få åtkomst till delade resurser. Syftet är att förenkla konstruktionen av säkra och skalbara system genom att ge återanvändbara sätt att hantera synkronisering, kommunikation och koordinering. Genom att använda dessa mönster kan man minska riskerna för race conditions, deadlocks och datainkonsekvenser.

Vanliga koncurrensmönster inkluderar bland annat ömsesidig uteslutning med lås eller monitorer för att skydda kritiska sektioner, och läsare-skrivar-lås som optimerar tillgång till delad data som ofta läses men sällan skrivs. Producer–konsument används vid flöden där arbete produceras och konsumeras långsamt via buffertar eller köer. Fan-out/fan-in beskriver hur arbetsbelastning sprids till flera arbetare och senare sammanställs. Barriärer och rendezvous används för att synkronisera olika faser av beräkningar, medan asynkron kommunikation ofta bygger på köer, publish/subscribe-system eller futures/promises.

Risker och avvägningar kopplade till koncurrensmönster handlar om att balansera säkerhet och prestanda. Överskott av lås kan orsaka overhead och lägre genomströmning, medan felaktig användning kan leda till deadlocks, livelocks eller prioriteringsinversion. Noggrann design, analys och testning är därför viktigare än vid enkel, sekventiell kod.

Användning i praktiken innefattar språk- och ramverksstöd som lås, semaforer och monitorer i Java och .NET, kanaler och selektorer i Go, samt aktör-modeller i Erlang/Elixir och Akka i Java/Scala. Koncurrensmönster används ofta tillsammans med arkitekturprinciper som pipeliner, aktörbaserad kommunikation och asynkrona körsätt för att uppnå robusta och skalbara system.