Monisäikeisyyttä

Monisäikeisyys tarkoittaa sitä, että ohjelman suoritus voidaan jakaa useampaan säikeeseen, jotka voivat edetä samanaikaisesti. Säie on kevyt suoritusyksikkö, joka jakaa saman osoiteavaruuden ja globaalit tilat muiden säikeiden kanssa, mutta sillä on oma pino ja oma suorituskontekstinsa. Käyttöjärjestelmä aikatauluttaa säikeiden suoritusta sen mukaan, mitä resursseja on käytettävissä.

Monisäikeisyyden tavoitteena on lisätä sovellusten reagointikykyä ja resurssien käyttöä. Pääsäie voi hoitaa pitkäkestoisen tehtävän taustalla, jolloin käyttöliittymä pysyy responsiivisena. Monisäikeinen ohjelma voi suorittaa useita tehtäviä rinnakkain, mikä tehostaa sekä CPU:n että I/O:n hyödyntämistä erityisesti moniydinkoneissa.

Haasteita ovat tiedon jakaminen ja synkronointi sekä tila-tasapaino. Useat säikeet voivat päätyä samaan dataan, mikä voi aiheuttaa data race -tilanteita ja epätoivottua käyttäytymistä. Ratkaisuina käytetään lukkoja, semaforeja, konditionaalisia muuttujia sekä muita synkronointivälineitä sekä suunnittelun keinoja kuten datan eriyttämistä kopioihin tai viestinvälitystä. On myös mahdollisia deadlock- ja livelock-tilanteita, jotka voivat pysäyttää sovelluksen.

Toteutuksessa on useita malleja: kernel-tason säikeet, käyttäjätason säikeet tai näiden yhdistelmät. Yhteisiä ohjelmointirajapintoja ovat esimerkiksi POSIX Threads (pthreads), Java-säikeet sekä C#-säie- ja tehtäväperusteiset kirjastot. Usein käytetään myös säiepoolia, jolla hallitaan kilpailukykyä ja ylikuormituksen ehkäisyä.

Käyttökohteita ovat verkkopalvelimet, käyttöliittymät, reaaliaikaiset järjestelmät sekä monimutkaiset laskenta- ja tiedonhallintasovellukset. Monisäikeisyyden hyöty riippuu paljon tyypin mukaan: CPU- tai I/O-sidonnaisissa töissä saatavat parannukset sekä parempi vasteaika ovat yleisiä, mutta synkronointi ja kontekstinvaihdot voivat rajoittaa nopeutta.