Неизменность

Проще говоря, память неизменна, когда она не изменяется, будучи инициализированным.

Программы, записанные на императивных языках, таких как C, Java и C#, могут управлять данными в оперативной памяти по желанию. Область физической памяти, когда-то отложенной, может быть изменена полностью или часть потоком выполнения в любое время во время осуществления программы. На самом деле императивные языки поощряют этот способ запрограммировать.

программы Записи таким образом было невероятно успешно для однопоточных приложений. Однако, поскольку современная разработка приложений двигает несколько параллельных потоков операции в рамках единственного процесса, мир потенциальных проблем и сложности представлен.

, Когда существует только один поток выполнения, можно предположить, что этот единственный поток 'владеет' всеми данными в памяти и поэтому может управлять ею по желанию. Однако нет никакого неявного понятия владения, когда несколько выполняющихся потоков включены.

Вместо этого эта нагрузка падает на программиста, который должен пойти на многое, чтобы гарантировать, что структуры в оперативной памяти находятся в согласованном состоянии для всех читателей. Блокировка конструкций должна использоваться в осторожной мере, чтобы мешать одному потоку видеть данные, в то время как это обновляется другим потоком. Без этой координации поток неизбежно использовал бы данные, которые были только промежуточными посредством того, чтобы быть обновленным. Результат от такой ситуации является непредсказуемым и часто катастрофическим. Кроме того, создание блокирующий работу правильно в коде является известно трудным и при имении проблемы может нанести вред производительности или, в худшем случае, мертвые блокировки случая то выполнение останова необратимо.

Используя неизменные структуры данных облегчает потребность ввести сложную блокировку в код. Когда раздел памяти, как гарантируют, не изменится в течение времени жизни программы тогда, несколько читателей могут получить доступ к памяти одновременно. Для них не возможно заметить что конкретные данные в непоследовательном состоянии.

Много языков функционального программирования, таких как Lisp, Haskell, Erlang, F# и Clojure, поощряют неизменные структуры данных по самой своей природе. Именно по этой причине они наслаждаются всплеском интереса, поскольку мы двигаем все больше сложную многопоточную разработку приложений и много-компьютерные архитектуры ЭВМ.

состояние

состояние приложения может просто считаться содержанием всей памяти и регистров ЦП в определенный момент времени.

Логически, состояние программы может быть разделено на два:

1. состояние "кучи"
2. состояние стопки каждого потока выполнения

В управляемых средах, таких как C# и Java, один поток не может получить доступ к памяти другого. Поэтому каждый поток 'владеет' состоянием своего стека. Стек может считаться содержащий локальные переменные и параметры типа (struct) значения и ссылки на объекты. Эти значения изолируются от внешних потоков.

Однако данные по "куче" совместно используемы среди всех потоков, следовательно заботьтесь, должен быть взят для управления параллельным доступом. Весь ссылочный тип (class) экземпляры объектов хранится на "куче".

В ООП, состояние экземпляра класса определяется его полями. Эти поля хранятся на "куче" и так доступны от всех потоков. Если класс определяет методы, которые позволяют полям быть измененными после того, как конструктор завершается, то класс изменяем (не неизменный). Если поля не могут быть изменены всегда, то тип неизменен. Важно отметить, что класс со всеми полями C# readonly / Java final не обязательно неизменен. Эти конструкции удостоверяются , ссылка не может измениться, но не ссылочный объект. Например, поле может иметь неизменную ссылку на список объектов, но фактическое содержание списка может быть изменено в любое время.

Путем определения типа, как являющегося действительно неизменным, его состояние можно считать замороженным, и поэтому тип безопасен для доступа несколькими потоками.

На практике, это может быть неудобно для определения всех типов как неизменных. Для изменения, значение на неизменном типе может включить маленькое копирование памяти. Некоторые языки делают этот процесс легче, чем другие, но так или иначе ЦП закончит тем, что делал некоторую дополнительную работу. Много факторов способствуют, чтобы определить, перевешивает ли время, проведенное копирование памяти, влияние блокировки конкуренций.

Большое исследование вошло в разработку неизменных структур данных, таких как списки и деревья. При использовании таких структур, скажем список, 'добавить' операция возвратит ссылку на новый список с новым добавленным объектом. Ссылки на предыдущий список не видят изменения и все еще имеют последовательное представление данных.