Cierre de exclusión mutua
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Los cierres de exclusión mutua se utilizan para impedir que sea ejecutado más de un hilo de ejecución cuando el cierre está activo, permitiendo así la exclusión mutua.
Cuando un elemento es compartido por más de un hilo, pueden ocurrir condiciones de carrera si el mismo no es protegido adecuadamente. El mecanismo más simple para la protección es el cierre o lock. En general cuando debe protegerse un conjunto de elementos, se le asocia un lock. Cada thread para tener acceso a un elemento del conjunto, deberá tomar el lock, con lo que se convierte en su dueño. Esa es la única forma de ganar acceso. Al terminar de usarlo, el dueño debe soltar el lock, para permitir que otro thread pueda tomarlo a su vez. Es posible que mientras un thread esté accediendo a un recurso (siendo por lo tanto dueño del lock), otro thread intente acceder. Esta acción debe ser demorada hasta que el lock se encuentre libre, para garantizar la exclusión mutua. El thread solicitante queda entonces en espera. Cuando el dueño del lock suelta el cierre puede tomarlo alguno de los threads que esperaban.
Este mecanismo se puede ver en un ejemplo de la vida real. Supongamos un baño público, donde sólo puede entrar una persona a la vez. Una vez dentro, se emplea un cierre para evitar que entren otras personas. Si otra persona pretende usar el baño cuando está ocupado, deberá quedar esperando a que la persona que entró anteriormente termine. Si más personas llegaran, formarían una cola (del tipo FIFO) y esperarían su turno. En informática, el programador no debe asumir este tipo de comportamiento en la cola de espera.
El lock, usado de esta manera, forma una sección crítica en cada thread, desde que es tomado hasta que se libera. En el ejemplo del baño, dentro de la sección crítica se encuentran las funciones que se realizan generalmente dentro de este tipo de instalaciones sanitarias. Como garantizan la exclusión mutua, muchas veces se los denomina mutex (por mutual exclusion).
En general hay un número de restricciones sobre los locks, aunque no son las mismas en todos los sistemas. Estas son:
- Sólo el dueño de un lock puede soltarlo
- La readquisición de un lock no está permitida
Algo muy importante es que todos los threads deben utilizar el mismo protocolo para tomar y soltar los locks en el acceso a los recursos, ya que si mientras dos threads utilizan el lock de forma correcta, existe otro que simplemente accede a los datos protegidos, no se garantiza la exclusión mutua y pueden darse condiciones de carrera y errores en los resultados.
[editar] Primitivas y uso
Las funciones de los locks en general son tres: init(), lock() y unlock(). El lock se inicializa con la función init(). Luego cada thread debe llamar a la función lock() antes de acceder a los datos protegidos por el cierre. Al finalizar su sección crítica, el dueño del lock debe soltarlo mediante la función unlock().
