Атомарные типы данных и Memory Ordering // Демо-занятие курса «C++ Developer Professional»

• 00:00:00

  Введение

  • • Евгений Польчуковский, разработчик программного обеспечения, работает с финтехом и си плюс плюс. 

  • • Вебинар посвящен атомарным типам данных и мемори орден. 

• 00:03:47

  Отус и многопоточность

  • • Отус - компания, специализирующаяся на передаче информации от специалистов к специалистам. 

  • • Все преподаватели Отус - сеньоры и выше, имеют опыт работы в сфере программирования. 

  • • Отус имеет образовательную лицензию, возможность получить налоговый вычет и диплом по повышению квалификации. 

• 00:08:17

  Атомарные типы данных и мемори орден

  • • Атомарные типы данных - это операции, которые выполняются без возможности прерывания. 

  • • Мемори орден - это механизм, который позволяет выполнять атомарные операции на уровне памяти. 

  • • Многопоточность - это возможность выполнять параллельные вычисления на уровне железа. 

• 00:12:07

  Многопоточность и синхронизация данных

  • • В видео объясняется, что многопоточность - это выполнение кода без предписанного порядка времени, и программист не может рассчитывать на определенный порядок выполнения потоков. 

  • • Обсуждаются проблемы, связанные с синхронизацией данных, такие как состояние гонки, взаимная блокировка и голодание потоков. 

• 00:17:45

  Пример кода и его анализ

  • • В примере кода демонстрируется, как два потока могут одновременно изменять одну и ту же переменную, что может привести к проблемам. 

  • • Вводится метод эмуляции контекста потока, который может переключаться между потоками в случайное время. 

• 00:22:06

  Использование C++ и операционных систем

  • • В видео подчеркивается, что C++ является кросс-платформенной технологией, и используется среда разработки Cmake для объединения людей на разных операционных системах. 

  • • Демонстрируется, как Cmake используется для создания и запуска примера кода. 

• 00:24:06

  Проблемы с параллелизмом

  • • В видео обсуждаются проблемы с параллелизмом в коде, где несколько потоков могут одновременно выполнять операции без синхронизации. 

  • • Это может привести к ошибкам и неправильному поведению программы. 

• 00:25:51

  Использование мьютекса

  • • Для решения этой проблемы используется мьютекс - класс, который обеспечивает монопольный доступ к критическому участку кода. 

  • • Это гарантирует, что только один поток может работать в этом участке кода одновременно. 

• 00:31:10

  Атомарность и использование std::atomic

  • • В видео объясняется, что атомарность - это операция, которая выполняется целиком или не выполняется вовсе. 

  • • Это позволяет избежать проблем с параллелизмом, когда несколько потоков могут одновременно работать с одними и теми же данными. 

  • • Для реализации атомарных операций в C++ используется шаблонный класс std::atomic, который может быть использован с любым типом данных. 

• 00:33:46

  Обзор атомарных операций

  • • В видео обсуждаются атомарные операции, которые позволяют выполнять операции над переменными без вмешательства других потоков. 

  • • Атомарные переменные могут быть созданы с помощью инклуда "atomic" и могут выполнять все обычные операции, такие как инкремент, декремент, присваивание и битовые операции. 

• 00:37:06

  Методы атомарных операций

  • • В видео также обсуждаются специальные методы атомарных операций, такие как "plus plus", "minus", "plus", "minus", "swap", "compare and swap" и "compare and exchange". 

  • • Эти методы позволяют выполнять операции атомарно и возвращать значение, которое было до операции. 

• 00:41:42

  Использование атомарных операций с указателями

  • • Атомарные операции могут быть использованы с указателями, но только для выполнения арифметических операций. 

  • • Арифметические операции с указателями запрещены в стандартной библиотеке, чтобы избежать ошибок. 

• 00:43:35

  Атомарные переменные и мьютексы

  • • В видео обсуждается использование атомарных переменных и мьютексов для синхронизации доступа к данным. 

  • • Атомарные переменные могут быть созданы из простых структур, но не все типы могут быть атомарными. 

• 00:48:31

  Выравнивание и атомарность

  • • Выравнивание структуры может влиять на возможность сделать ее атомарной. 

  • • Зависимость от выравнивания не является основной причиной, почему структура может быть или не быть атомарной. 

• 00:52:00

  Атомик флаг и спин-лок

  • • Атомик флаг - это специальный тип, который ведет себя как флаг и может быть использован для создания спин-лока. 

  • • Атомик флаг может быть использован для решения проблемы продажи билетов без использования мьютексов. 

• 00:55:41

  Атомика и синхронизация

  • • В видео обсуждается использование атомики для синхронизации потоков и предотвращения проблем с параллелизмом. 

  • • Атомика позволяет избежать использования мьютексов и других механизмов синхронизации, что может быть быстрее и эффективнее. 

• 00:58:32

  Сравнение атомики и мьютексов

  • • Атомика может быть использована для замены мьютексов, но только если у вас есть возможность перепроверить результат. 

  • • Если у вас есть возможность перепроверить, лучше использовать стронг-метод атомики, который всегда скажет "true" при успешном выполнении. 

• 01:01:21

  Использование атомики в коде

  • • Атомика может быть использована для замены обычных типов данных, но только если это необходимо для корректной работы программы. 

  • • Не стоит использовать атомику везде, где это возможно, так как это может привести к снижению производительности. 

• 01:07:14

  Атомарные переменные и их использование

  • • Атомарные переменные используются для синхронизации потоков и обеспечения корректного выполнения кода. 

  • • Атомарные переменные могут быть использованы для оптимизации производительности, но их использование может привести к потере производительности из-за постоянной инвалидации кэша. 

• 01:10:30

  Режимы синхронизации атомарных переменных

  • • Существует три режима синхронизации атомарных переменных: последовательная, релакс и экзишн эн релиз. 

  • • Последовательная синхронизация обеспечивает полную инвалидацию кэша, но может быть ресурсоемкой. 

  • • Релакс и экзишн эн релиз режимы позволяют оптимизировать производительность, но не гарантируют полную синхронизацию между потоками. 

• 01:19:44

  План обучения

  • • Вебинар начинается с знакомства с системой непрерывной интеграции и настройкой системы. 

  • • Затем рассматриваются ключевые стандарты C++ начиная с одиннадцатого стандарта и до двадцать третьего. 

  • • Модуль архитектуры включает работу с шаблонами проектирования и архитектуру программ. 

  • • Модуль параллельных вычислений включает базовую многопоточность, архитектуру и работу с сетью. 

  • • Модуль хранения данных включает работу с базами данных, такими как MongoDB, Redis и Cassandra. 

  • • Модуль эмулятора включает работу с эмуляторами и их использование в C++. 

• 01:25:23

  Вакансии и сертификация

  • • В марте 2024 года было опубликовано 2500 вакансий C++ разработчиков. 

  • • Средняя зарплата в Москве для джуниоров составляет 110-150 тысяч рублей, для мидлов - 200-300 тысяч рублей. 

  • • Сертификат можно получить в электронном виде или запросить официально.