Certificate Authentication

Wyzwania i problemy współbieżności

• Ograniczenia sprzętowe platform - wątki sprzętowe, potoki, spójność pamięci cache
• Elementarne pojęcia związane z programowaniem wielowątkowym (poprawność programu wielowątkowego, żywotność, zagłodzenie, zakleszczenie, wyścig, atomowość, modele spójności, taksonomia Flynn’a)
• Dostępne w C++ mechanizmy implementowania wielowątkowości i wieloprocesowości
• Implementacja biblioteki standardowej - elementy od C++14 do dnia dzisiejszego (C++2a)
• Implementacja dostępna w Boost - różnice w stosunku do biblioteki standardowej

Procesy i wątki

• Aplikacje wieloprocesowe a wielowątkowe
• System operacyjny a wątki (krótki przegląd dostępnych implementacji)
• Mechanizmy synchronizacji procesów i wątków
• Strukturalna implementacja synchronizacji
• Specyfika implementacji wielowątkowości w podejściu obiektowym (rola wzorca RAII)

Model pamięci w języku C++

• Obiekty i miejsca w pamięci
• Szeregowanie operacji i ich wymuszanie
• Relacje: synchronizacji, poprzedzania, porządkowania operacji na rzecz działań atomowych, sekwencje zwalniania
• Bariery pamięci
• Operacje atomowe

Zarządzanie wątkami w standardzie C++14 i nowszych

• Klasa std::thread i uruchamianie wątków
• Identyfikacja wątku
• Przyłączanie i odłączanie wątku
• Wątki a kontenery standardowe
• Obsługa wyjątków w wątkach C++14

Wzajemne wykluczanie i sekcje krytyczne

• Proste zasady wzajemnego wykluczania
• Koncepty (rodzaje) dostępnych obiektów blokujących
• Szybkie wprowadzenie do obsługi czasu w C++14 (biblioteka chrono)
• Klasy std::mutex, std::timed_mutex, std::shared_mutex i pochodne
• Wzorzec RAII w obsłudze blokad (std::lock_guard, std::unique_lock)
• Blokady zależne i odroczone (std::lock)
• Własność i współwłasność blokad i wątków
• Problem czytelnicy-pisarze
• Jednokrotna inicjalizacja
• Pamięć lokalna (prywatna) wątku (ang. std::thread_local)

Blokady i synchronizacja wątków

• Operacje na semaforach
• Blokady rekurencyjne
• Blokady z definicją poziomu blokowania
• Zmienne decyzyjne i współpraca z blokadą
• Implementacja barier aktywnych i pasywnych (ang. Idle Waits, Busy Waits)
• Wznawianie działania wątków
• Komunikacja pomiędzy wątkami (model Aktora i CSP)

Zadania asynchroniczne

• Asynchroniczne zdarzenia i ich obsługa
• Przyszłości (ang. future)
• Obietnice (promesy) (ang. promise)
• Przygotowane zadania (ang. packaged_task)

Typy atomowe

• Standardowe typy atomowe
• Uniwersalna flaga atomowa (std::atomic_flag)
• Szablon klasy std::atomic<T> i jego specjalizacje
• Funkcje narzędziowe (wolne) typów std::atomic

Specyfika projektowania API wielowątkowego

• Projektowanie struktur z użyciem blokad - blokady grubo i drobno-ziarniste
• Wydajność współbieżnego kodu - techniki szacowania i pomiaru
• Partycjonowanie danych
• Skalowalność rozwiązań
• Obsługa błędów i sytuacji wyjątkowych w architekturze aplikacji

Testowanie i debugowanie aplikacji wielowątkowych

• Przeglądy kodu pod kątem operacji wielowątkowych
• Specyfika testowania aplikacji wielowątkowych
• Testy jednostkowe
• Zwiększanie prawdopodobieństwa sytuacji awaryjnych na rzecz testów
• Metody formalne testowania aplikacji wielowątkowych
• Wzorce architektury aplikacji wielowątkowych a testowanie i debugowanie (przegląd)

Zaawansowane zarządzanie wątkami

• Wątki zależne (wzorzec Sagi)
• Unikanie współzawodnictwa w dostępie do danych
• Kontrolowane zatrzymanie i przerwanie wątku
• Przerwanie wywołań blokujących
• Obsługa przerwania
• Wykradanie zadań
• Przerywanie zadań w trakcie kończenia działania aplikacji

Wzorce projektowe wielowątkowości

• Rodzaje i przeznaczenie wzorców wielowątkowych
• Zakres zastosowania wzorców
• Pula wątków (ang. Thread Pool)
• Wzorzec aktywnego obiektu (ang. Active Object)
• Bezpieczna wielowątkowo kolejka (ang. Thread Safe Queue)
• Wzorzec producenta i konsumenta (ang. Producer Consumer)
• Wzorzec monitora (ang. Monitor)
• Bezpieczeństwo wielowątkowe wzorców GoF