Join minta

A join minta egy konkurrens (párhuzamos, elosztott) programtervezési minta, aminek lényege, hogy a szálak üzenetátadással kommunikálnak. A zárolással szemben magas szintű programozási modell, ami kommunikációs szerkezetmodellt használ, hogy elvonatkoztasson a környezet bonyolultságától, és lehetővé tegye a skálázást. Az üzenetek elfogyasztását atominak tekinti, még akkor is, ha több csatornán érkeztek az üzenetek.

Ez a minta a join-kalkuluson alapul, és mintaillesztést használ. Konkrétan ezt azzal valósítja meg, hogy lehetővé teszi függvények join definícióját, és/vagy csatornákat, amelyek konkurrens hívásra illeszkednek, továbbá üzenetminták is definiálhatók. Konkurrens programtervezési minták mintája (metaminta), mivel egyszerűbbé és hatékonyabbá teszi ezeknek az entitásoknak a kommunikációt és a többszálú programozási paradigma használatát.

Leírása

A join-minta egy magasabb csővezeték, szinkronizációval és mintaillesztéssel. Angolul chordnak is nevezik. Valójában a fogalom összegezhető illesztéssel és csatlakozással néhány üzenetre, amelyek különböző üzenetsorokból származnak, majd egyetlen kezelővel egyszerre kezeli őket. Az első elvárt kommunikációs lépés jelezhető a when kulcsszóval, a felcsatlakozás és párosítás and kulcsszóval, és a különféle feladatok futtatása a do kulcsszóval. A join minta tipikus formája:

j.When(a1).And(a2). ... .And(an).Do(d)

A When(a1) első argumentuma lehet szinkron vagy aszinkron csatorna, de lehet csatornák tömbje is. Minden további argumentumnak aszinkron csatornának kell lennie.

Pontosabban, ha egy üzenet illeszkedik minták egy összekapcsolt sorozatára, akkor elindul a kezelője egy új szálban, ha aszinkron kontextusban van, különben az üzenetnek várnia kell addig, amíg nem illeszkedik egy minta az ő valamelyik mintájára. Ha több illeszkedés van, akkor nem specifikált, hogy melyik minta választódik ki. Egy eseménykezelővel szemben, ami egy időben egyszerre több alternatív esemény egyikét szolgálja ki, a join minta csatornák konjunkciójára vár, és verseng a végrehajtásért minden más megengedett mintával.

Folyamatdiagram a join minta végrehajtásáról; általános illesztés több üzenetre (wait a chord) és az erőforrások szinkronizálása (szabad vagy zárolva)

A join mintát pi-kalkulusbeli csatornák halmaza definiálja, ami két műveletet definiál, a küldést és a fogadást; emiatt két join kalkulusbeli névre van szükség, egy x csatornanévre és egy x függvénynévre, az érték megszerzéséhez (egy kérés). A join definíció jelentése x() egy hívása, ami visszadja azt az értéket, ami egy x<> csatornán érkezett. Továbbá ha több függvény fut párhuzamosan, kiváltódik a return folyamat, és együtt szinkronizálódik a többi folyamattal.

J ::= //join patterns
| x<y> //message send pattern
| x(y) //function call pattern
| J | JBIS //synchronization

A kliens perspektívájából a csatorna csak deklarál egy metódust, ugyanazzal a névvel és szignatúrával. A kliens üzenetet küld vagy kérést vált ki a metódus hívásával. A folytató metódusnak várnia kell, amíg kérés vagy üzenet érkezett minden csatornán a folytatás When mondatát követően. Ha a folytatás futni kezd, akkor a csatornahívások argumentumai kikerülnek a sorból (elfogyasztódnak), és atomian átadódnak a folytatás paramétereinek. }}

A join minta osztálydiagramja

A legtöbb esetben a szinkron hívások sorrendje nem garantált a jobb teljesítmény érdekében. Az üzeneteket egy másik szál is elfogyaszthatja, így a szálnak lehet, hogy tovább kell várnia egy újabb üzenetre.

Története

π-kalkulus - 1992

A π-kalkulus a folyamatkalkulusok családjába tartozik, aminek segítségével matematikai képletekkel írja le és elemzi a konkurrens számítások sorozatát elnevezett csatornák bevezetésével, így a folyamatok kommunikálhatnak csatornákon keresztül, így leírhatók olyan konkurrens számítások is, amelyek hálózatkonfigurációja dinamikusan, futásidőben változik.

Join kalkulus - 1993

A join minták először Fournet és Gonthier alapvető join kalkulusával jelentek meg, mint aszinkron folyamatalgebra, amit elosztott környezetben hatékony implementációhoz terveztek. A join kalkulus kifejezőképessége megegyezik a π-kalkuluséval. Arra fejlesztették ki, hogy formális megalapozást adjon az elosztott programozási nyelvekhez, így elkerüli a más folyamatkalkulusokban használt kommunikációs szerkezeteket, például a randevúkat.

Elosztott join kalkulus - 1996

A join kalkulus névátadó kalkulus, és egyben magnyelv a konkurrens és elosztott programozáshoz. Az elosztott join kalkulus a join kalkuluson alapul, de az elosztott számításokhoz kibővítve. Mobil ágenseket használ, ahol az ágensek nem egyszerűen programok, hanem futó folyamatok, a saját kommunikációs képességeikkel.

JoCaml, Funnel és Join Java - 2000

A JoCaml és a Funnel funkcionális programozási nyelvek, amelyek támogatják a join minták deklarálását. Közvetlenül valósítják meg a join kalkulust funkcionális programozási nyelvekben.

Egy másik kiterjesztés egy nem szabványos kiterjesztés, a Java, JoinJava, amit Itzstein és Kearney javasolt.