Concurrencia

Question 1

¿Qué es la concurrencia?

Answer 1

La concurrencia se produce cuando dos o más tareas (hilos) empiezan, se ejecutan y se completan, superponiéndose entre ellas (NO se ejecutan simultáneamente).

Question 2

¿Qué es el paralelismo?

Answer 2

El paralelismo se produce cuando dos o más tareas (hilos) se ejecutan de forma SIMULTÁNEA (en un procesador multicore).

Question 3

¿Qué es un hilo?

Answer 3

Secuencia de instrucciones que se ejecutan en el contexto de un proceso.

Question 4

Mejoras del modelo de concurrencia de C++ 11.

Answer 4

• Nuevo modelo de memoria.
• Variables thread_local.
• Tipos atómicos.
• Abstracciones portables para la concurrencia: thread, mutex, lock, packaged_task, future.

Question 5

Representación de un hilo en C++.

Answer 5

• Clase std::thread.
• Ejecutar una función en el hilo: thread t1{f1};
• Esperar a que el hilo termine: t1.join();

Question 6

¿Qué es una CARRERA DE DATOS?

Answer 6

Se producen cuando dos o más accesos son concurrentes y al menos uno de ellos implica escritura (el orden de ejecución no está definido). Comportamiento no definido del programa.

Question 7

Paso de argumentos (hilos)

Answer 7

• Función: void f1(int x);

thread t1{f1, 10};

Question 8

¿Qué es un mutex?

Answer 8

Un mutex permite controlar el acceso con exclusión mutua a un recurso (gestiona el acceso a una región del código).

Question 9

Uso de lock() y unlock().

Answer 9

• lock() adquiere el mutex y unlock() lo libera.
• Permite que solo el primer hilo que llegue adquiera el mutex, los demás tienen que esperar a que este termine.
• Ejemplo:
  mutex m;
  m.lock();
  //código que queremos proteger
  m.unlock();
• lock() puede adquirir varios mutex a la vez:
  lock(m1, m2, m3);

Question 10

Problemas lock() y unlock()

Answer 10

• Olvidar liberar cerrojo (usar unlock(), el programa se queda bloqueado).
• Que se produzcan excepciones.

Question 11

Uso de unique_lock.

Answer 11

• Libera el cerrojo al salir de la sección de código en la que se encuentre.
• Ejemplo: void f() {
  unique_lockl{m};
  //código que protege
  } //libera el cerrojo al salir
  de la función f().

Question 12

Mecanismos de espera (namespace std::chrono)

Answer 12

• Acceso al reloj:
  auto t1 = high_resolution_clock::now();
• Diferencia de tiempos:
  auto dif = duration_cast(t2-t1);
• Especificación de una espera:
  this_thread::sleep_for(microseconds{500});
  this_thread::sleep_until(t+milliseconds{10});

Question 13

¿Qué son las variables condición? Indica los distintos tipos y su uso.

Answer 13

Las variables condición son un tipo primitivo de C++ que se usa junto a un mutex para orquestar la comunicación entre hilos.

• Notificación:
  notify_one, notify_all
• Espera:
  wait, wait_for, wait_until

- Uso: 
mutex m;
std::condition_variable cv;
std::unique_lockl{m};
cv.notify_all();
cv.wait(l);

Question 14

¿Qué son futures y promises en C++?

Answer 14

• std::promise actúa como productor de la operación asíncrona y std::future como consumidor. De esta forma se separa la funcionalidad de escritura del consumidor.
• Permiten traspasar valores entre hilos (no hace falta usar mutex): la promesa asigna un valor (p.set_value()) y el futuro lo recupera (f.get()).
• Con std::async se pueden lanzar tareas asíncronas.

Question 15

Propiedades de los hilos (clase thread).

Answer 15

• Correspondencia uno a uno con los hilos del sistema operativo.
• Todos los hilos de una aplicación se ejecutan en el mismo espacio de direcciones.
• Hilos de una misma aplicación acceden a las mismas variables globales.
• No se pueden copiar, pero si mover.
• Paso de parámetros a un hilo es por valor.

Question 16

Problemas con hilos

Answer 16

El destructor se invoca al salir del alcance donde se define el hilo, se puede perder el vínculo con un hilo del sistema, de forma que se sigue ejecutando pero no tenemos acceso a él.

Question 17

¿Qué son los hilos no asociados?

Answer 17

Se usa detach() para que el hilo se siga ejecutando después de que el destructor se ejecute (útil para demonios). Ojo, se pierde el control sobre el hilo.

Question 18

¿Qué son las variables static y thread_local?

Answer 18

• Una variable static tiene una única copia compartida por todos los hilos.
• Las variables thread_local tienen una copia por cada hilo.