Thread, yəni axın və ya iplik, əməliyyat sistemlərində və proqramlaşdırmada çox vacib anlayışlardan biridir. Thread, bir prosesin daxilində yerinə yetirilən yüngül və paralel bir yerinə yetirmə vahididir. Əgər proses əməliyyat sisteminin idarə etdiyi əsas işləmə vahididirsə, thread bu prosesin içində müstəqil şəkildə işləyə bilən alt-birlikdir.
Ən sadə dildə desək: bir proses daxilində bir neçə iş paralel şəkildə həyata keçirilə bilər və bu işləri thread-lər yerinə yetirir.
Thread-in əsas xüsusiyyətləri:
- Eyni prosesin daxilində bir neçə thread ola bilər – bu thread-lər bir-birindən müstəqil işləyə bilər, lakin onlar eyni yaddaş sahəsini (stack-dən başqa) paylaşırlar.
- Thread-lər prosesi daha effektiv edir – paralel işləmə imkanı sayəsində daha sürətli və çevik proqram təminatı yaradıla bilər.
- Thread-lərin yaradılması prosesə nisbətən daha az resurs tələb edir – çünki eyni yaddaş sahəsini paylaşırlar, yeni proses yaratmaqdan daha “ucuzdur”.
- Thread-lər sinxronizasiya tələb edir – çünki eyni resurslardan istifadə etdiklərinə görə, konfliktlərin və məlumat pozulmalarının qarşısını almaq üçün mutex, semaphore kimi sinxronizasiya mexanizmləri istifadə olunur.
Thread-in strukturu və paylaşdığı resurslar:
Bir prosesdəki bütün thread-lər aşağıdakıları birgə istifadə edir:
- Kod hissəsi (text segment)
- Qlobal dəyişənlər və məlumatlar (data segment)
- Heap sahəsi (dinamik yaddaş)
- Açıq faylların siyahısı
Amma hər bir thread-in özünə məxsus aşağıdakı sahələri olur:
- Stack (yəni çağırışlar üçün yaddaş sahəsi)
- Program Counter (hal-hazırda icra olunan əmrin ünvanı)
- Qeydiyyatçılar (registers)
Thread növləri:
- User-level threads (İstifadəçi səviyyəsində axınlar)
- Proqram daxilində idarə olunur, əməliyyat sistemi onları ayrı proses kimi görmür.
- Sadədir, amma zəiflikləri var: bir thread bloklanarsa, digərləri də bloklana bilər.
- Kernel-level threads (ƏS səviyyəsində axınlar)
- Əməliyyat sistemi tərəfindən idarə olunur.
- Hər bir thread ayrıca CPU resursu alır.
- Daha güclü, amma idarəsi daha mürəkkəb və resurs tələb edir.
- Hybrid model (Hibrid model)
- Həm istifadəçi, həm də ƏS səviyyəsində idarə olunur.
- Ən çox istifadə olunan modeldir (məsələn, Java və POSIX Threads istifadə edir).
Thread-lərin istifadə sahələri:
- Çox nüvəli prosessorlarda paralel işləmə
- Veb serverlərdə eyni anda çoxlu sorğuları emal etmək
- Mobil tətbiqlərdə fon tapşırıqlarını icra etmək
- Real-time sistemlərdə cavab müddətini azaltmaq
- Oyun mühərriklərində fizika, qrafika və səs emalını ayırmaq
Thread ilə əlaqəli problemlər və onların həlli:
- Race Condition (Yarışma vəziyyəti)
- İki thread eyni dəyişən üzərində eyni anda işlədikdə baş verə bilər.
- Həlli: Mutex, Locks və ya Atomic əmrlərlə sinxronizasiya.
- Deadlock (Çıxılmazlıq vəziyyəti)
- Thread-lər bir-birindən resurs gözləyərkən sonsuz gözləmə baş verir.
- Həlli: Resursların düzgün sıralanması və vaxt məhdudiyyəti tətbiqi.
- Starvation (Aclıq vəziyyəti)
- Aşağı prioritetli thread-lər resurs ala bilməyərək işləyə bilmir.
- Həlli: Ədalətli planlaşdırma alqoritmləri.
Nəticə:
Thread anlayışı müasir proqramlaşdırma və əməliyyat sistemlərində çoxnüvəli və yüksək performanslı tətbiqlər yaratmaq üçün əvəzolunmazdır. Proqram təminatında asinxronluq və paralel işləmə imkanlarının açarı məhz thread-lərdir. Onları düzgün başa düşmək və idarə etmək proqramçının və sistem mühəndisinin əsas biliklərindən biridir.