ProgramaÃ§Ã£o Funcional e Concorrente com Scheme

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notas de aula - Jerônimo C. Pellegrini Há três mecanismos importantes para o suporte a programação concorrente do ponto de vista do programador: • Criação de threads ou processos: toda linguagem ou framework com suporte a programação concorrente oferece algum meio para criação de threads e processos; • Comunicação: a criação de múltiplos processos e threads não é interessante se não puder haver alguma forma de comunicação entre eles. Isso normalmente é feito por regiões compartilhadas de memória ou por troca de mensagens; • Sincronização: embora não seja possível interferir diretamente no comportamento do escalonador, deve haver algum método para restringir, de maneira limitada, sua ordem de execução. Linguagens e bibliotecas que suportam programação concorrente diferem em como implementam estes mecanismos. É comum classificar linguagens e frameworks para programação concorrente de acordo com seus mecanismos de comunicação e sincronização em duas grandes classes: a das linguagens com memória compartilhada e as que suportam passagem de mensagens. As linguagens com memória compartilhada oferecem como mecanismo de comunicação o compartilhamento de variáveis. O uso de uma mesma variável por mais de uma thread gera a necessidade de mecanismos explícitos de sincronização que impeçam o acesso e modificação desordenados daquela variável. As linguagens que suportam passagem de mensagem oferecem um só mecanismo para comunicação e sincronização: diferentes threads trocam mensagens, sem compartilhar variáveis. Para ilustrar a diferença entre as duas abordagens, pode-se imaginar um contador que diferentes threads devem atualizar (um contador de acessos a algum recurso, por exemplo). Usando memória compartilhada, cada thread acessa diretamente o contador e o atualiza; as threads devem usar algum mecanismo de sincronização que garanta que o acesso será feito de forma a preservar a consistência dos dados. Já usando mensagens, o contador não é compartilhado – ele é acessado diretamente por apenas uma thread, e a sua atualização é feita através de troca de mensagens entre as threads. Versão Preliminar 226 [ 27 de outubro de 2010 at 15:47 ]
notas de aula - Jerônimo C. Pellegrini 10.1 problemas inerentes à programação concorrente Esta Seção descreve alguns problemas relacionados à programação concorrente. Estes problemas serão retomados nos próximos Capítulos. 10.1.1 Corretude Programas sequenciais se comportam de maneira determinística: iniciando em um mesmo estado, o programa sempre se comporta da mesma maneira e termina no mesmo estado final. Pode-se então reproduzir o comportamento de um programa sequencial e usar baterias de testes para detectar problemas nele. Já um programa concorrente pode se comportar de maneira diferente cada vez que é executado, mesmo iniciando em um mesmo estado. Não sendo possível usar testes para verificar programas concorrentes, é possível tentar provar formalmente a corretude dos algoritmos subjacentes a estes programas. Há dois tipos de propriedade interessantes relacionadas à corretude de programas concorrentes: • Safety (segurança); uma propriedade deste tipo determina que o programa nunca entre em determinados estados. Por exemplo, um sistema que contabiliza créditos de telefonia implementa operações para adicionar crédito (feita quando o usuário compra mais créditos) e de descontar crédito (que acontece sempre que o usuário usa o telefone). Uma propriedade de segurança determinaria que a soma dos créditos comprados, usados e disponíveis deve ser zero (ou, equivalentemente, que as operações adicionar e descontar possam executar concorrentemente, sempre resultando no mesmo número de créditos que resultariam da execução de ambas uma após a outra, sem intercalação); • Liveness: uma propriedade de liveness determina que certos estados do programa serão em algum momento alcançados. Por exemplo, um servidor web pode criar uma nova thread para cada conexão. Uma propriedade de liveness poderia ser a exigência de que cada thread consiga enviar ao cliente uma página HTML em algum Versão Preliminar momento (e não ter que esperar indefinidamente). [ 27 de outubro de 2010 at 15:47 ] 227
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