Механизмы, основанные на взаимодействии
Начиная с книги Хоара "Взаимодействующие последовательные процессы" (ВПП), появившейся в конце 70-х, большинство работ по не ОО-параллельности сосредоточено на подходах, основанных на взаимодействии.
Причину этого легко понять. Если решена проблема синхронизации, то все равно нужно искать способы взаимодействия параллельных компонентов. Но если разработан хороший механизм взаимодействия, то, скорее всего, решены и вопросы синхронизации: так как два компонента не могут взаимодействовать, если отправитель не готов послать, а получатель не готов принять информацию. Взаимодействие влечет синхронизацию. Чистая синхронизация может выглядеть как крайний случай взаимодействия с пустым сообщением. Общий механизм взаимодействия обеспечит необходимую синхронизацию.
Подход ВПП основан на взгляде: "Я взаимодействую, следовательно, я синхронизирую". Исходным пунктом является обобщение фундаментального понятия "вход-выход": процесс получает информацию v по некоторому "каналу" с помощью конструкции c ? v; он посылает информацию в канал с помощью конструкции c ! v. Передача информации по каналу и получение информации из него являются двумя примерами возможных событий.
Для большей гибкости ВПП использует понятие недетерминированного ожидания, представляемого символом |, позволяющее процессу ожидать нескольких возможных событий и выполнять действие, связанное с первым из случившихся. Рассмотрим систему, позволяющую клиентам банка получать сведения о состоянии их счетов и производить переводы средств на них, а менеджеру банка проверять, что происходит:
(balance_enquiry ? customer R (ask_password.customer ? password R (password_valid R (balance_out.customer ! balance) | (password_invalid R (denial.customer ! denial_message))) | transfer_request ? customer R ... | control_operation ? manager R ...)Система находится в ожидании одного из трех возможных входных событий: запроса о балансе (balance_enquiry), требования о переводе (transfer_request), контроля операции (control_operation).
Событие, произошедшее первым, запустит на выполнение поведение, описываемое с использованием тех же механизмов (справа от соответствующей стрелки).
В примере часть справа от стрелки заполнена только для первого события: после получения запроса о балансе от некоторого клиента, ему посылается сообщение запрос пароля (ask_password), в результате которого ожидаем получить пароль (password). Затем проверяется правильность пароля и клиенту посылается одно из двух сообщений: balance_out с балансом счета (balance) в качестве аргумента или отказ (denial).
После завершения обработки события система возвращается в состояние ожидания следующего входного события.
Первоначальная версия ВПП в значительной степени повлияла на механизм параллельности в языке Ada, чьи "задачи" являются процессами, способными ожидать несколько возможных "входов" посредством команды "принять" (см. лекцию 15). Язык Occam, непосредственно реализующий ВПП, является основополагающим программным средством для транспьютеров (transputer) семейства микропроцессоров, разработанных фирмой Inmos (сейчас SGS-Thomson) для создания высокопараллельных архитектур.
