samtidighetsprogrammering

Samtidighetsprogrammering, eller samtidighetsprogrammering, handlar om att skriva program som kan utföra flera uppgifter samtidigt på samma maskin eller i snabb följd utan att skada korrektheten. Det är centralt för utnyttjandet av flerkärniga processorer och asynkron I/O, där uppgifter kan köras parallellt eller i icke-blockerande vägar.

Det finns olika modeller för hur samtidighet organiseras. I delat minne används trådar eller processer som uppdaterar gemensamt tillstånd, vilket kräver synkronisering. I meddelandepassering kommunicerar olika delar av programmet genom att sända meddelanden utan delning av minne, ofta med aktörmodellen eller kanalbaserad design. Programmeringsspråk och ramverk ger olika stöd för dessa mönster.

Synkronisering är kärnan för korrekthet och innehåller mekanismer som lås (mutex), semaforer, monitorer, villkorsvariabler och trådrelationer som barrierer. Minnesmodeller avgör när ändringar i ett trådminne blir synliga för andra trådar. Vanliga problem är race conditions, deadlock, livelock och starvation. Att kombinera olika mekanismer kräver försiktighet och ofta formella eller testbaserade verifieringsmetoder.

Vanliga idiom och mönster inkluderar producent–konsument, Läsare–skrivare och trådpooler. För utvecklaren innebär det ofta att väga prestanda mot rättssäkerhet och att undvika onödig blockering. Verktyg som statisk analys, race-detektering och modellkontroll hjälper till att hitta fel tidigt. Språk som Java, C++ , Go och Rust erbjuder olika grader av stöd, medan vissa miljöer som Python eller JavaScript har begränsningar på grund av GIL eller händelsebaserad modell.

Samtidighetsprogrammering är därmed en central del av modern mjukvarudesign och kräver tydliga kontrakt, tester och noggrann design.