monisäikeisyys

Monisäikeisyys on ohjelman tai prosessin kyky suorittaa useita säikeitä rinnakkain. Säikeet jakavat saman muistialueen sekä muut prosessin resurssit, kuten tiedostot ja I/O-kanavat. Monisäikeisyys voi parantaa sovelluksen reagointikykyä ja suorituskykyä etenkin I/O-tilanteissa tai moniydinkoneilla. Samalla se lisää suunnittelun monimutkaisuutta ja altistaa virheille kuten kilpajuoksuille sekä deadlock-tiloille.

Perusperiaatteet: Säie on kevyt suoritusyksikkö, joka jakaa prosessin muistissa olevat tiedot. Säikeet ajoitetaan käyttöjärjestelmän toimesta, ja ne voivat kommunikoida helposti toistensa kanssa jakamansa muistialueen kautta. Kun useat säikeet lukevat tai kirjoittavat samoja tietoja, tarvitaan synkronointia. Tavallisia keinoja ovat mutexit (lukot), semaforit, monitorit ja esteet (barrierit). Tehtävien hallintaan käytetään usein thread pool -malleja sekä tehtäväjonoja ja futures/ promises -rakenteita.

Arkkitehtuuri: on sekä käyttäjätason että kernel-säikeet. Useimmat nykyiset järjestelmät käyttävät kernel-säikeitä, mutta erilaisia malleja on ollut, kuten M:N-tilamuotoilu. Kieli- ja kirjasto-rajapinnat vaikuttavat toteutukseen; esimerkiksi Java-säikeet, POSIX-puolesta pthreadit sekä Pythonin GIL rajoittaa CPythonin todellista rinnakkaisuutta.

Suunnittelun käytännöt: minimoidaan ja eriytetään tila mahdollisimman hyvin, käytetään immuuttia dataa ja vältetään yhteisiä muistiresursseja. Käytetään sopivia rakennetta kuten producer–consumer, work-stealing ja lock-free-tekniikat missä mahdollista. Debuggauksessa esiintyy usein epäjärjestyksiä ja deadlockeja; hyödynnetään race-detection-työkaluja ja systemaattista testamista. Monisäikeisyys voi olla sekä tehokas että haastava ominaisuus ohjelmoinnissa.