동시성 패턴: 발킹 패턴

소개

Balking 디자인 패턴은 시스템에서 상태 의존적 작업을 관리하는 데 사용되는 동작 디자인 패턴입니다. 시스템이 적절한 상태에 있을 때만 작업이 실행되도록 보장합니다. 필수 전제조건이 충족되지 않으면 작업이 중단되거나 시스템이 "보류"됩니다. 나처럼 Balking이 무엇인지 모르는 사람들을 위해 Google에서는 이에 대해 다음과 같이 설명합니다. "아이디어나 사업을 주저하거나 받아들이지 않으려고 합니다". 이 패턴은 잘못된 작업으로 인해 충돌이나 오류가 발생할 수 있는 멀티스레드 환경이나 시스템에서 특히 유용합니다.

또한 커뮤니티의 일부 사람들은 발킹 패턴을 디자인 패턴이라기보다 안티 패턴으로 간주합니다. 개체가 해당 API를 지원할 수 없는 경우 잘못된 호출을 사용할 수 없도록 API를 제한하거나 제한 없이 호출이 이루어질 수 있도록 해야 합니다. 이는 JVM이 더 느리고 동기화가 오늘날처럼 잘 이해되고 구현되지 않았을 때 발생한 것으로 보이는 오래된 패턴입니다. 어쨌든 논의할 가치가 있으며 사용 여부는 개발자에게 달려 있습니다.

발킹 패턴은 세 가지 기본 개념을 기반으로 합니다

1. 가드 조건: 동작을 진행하기 위해 반드시 만족해야 하는 조건
2. 상태 종속 작업: 시스템의 현재 상태에 따라 달라지는 작업
3. 스레드 안전성: 이 패턴은 동시 환경에서 안전성을 보장하기 위해 잠금이나 기타 동기화 메커니즘을 사용하는 경우가 많습니다.

예를 들어 이해해 보겠습니다.

Balking 패턴을 보여주는 인쇄 시스템:

• 시나리오: 프린터는 한 번에 하나의 인쇄 요청만 처리할 수 있습니다. 여러 프로세스에서 인쇄 요청을 할 수도 있습니다.
• 가드 조건: 새 인쇄 요청을 처리하기 위해 인쇄가 적극적으로 "인쇄" 중이어서는 안 됩니다.
• 동작: 프린터가 사용 중이면 시스템이 중단되어 새 인쇄 요청을 진행하지 않습니다.

참고: 예, 대기열을 사용하여 이를 처리할 수 있지만 지금은 그러한 우아한 데이터 구조가 존재하는지 모른다고 가정해 보겠습니다.

import threading
import time

class Printer:
    def __init__(self):
        self.state = "idle"
        self.lock = threading.Lock()

    def start_printing(self, job_id):
        print(f"Attempting to start Print Job {job_id}...")

        with self.lock:  # Ensure thread safety
            if self.state == "printing":
                print(f"Balking: Print Job {job_id} cannot start. Printer is busy.")
                return
            self.state = "printing"

        # Simulate the printing process
        print(f"Print Job {job_id} started.")
        time.sleep(3)
        print(f"Print Job {job_id} completed.")

        with self.lock:
            self.printing = "idle"

# Multiple threads attempting to start print jobs
printer = Printer()

threads = [
    threading.Thread(target=printer.start_printing, args=(1,)),
    threading.Thread(target=printer.start_printing, args=(2,))
]

for t in threads:
    t.start()

for t in threads:
    t.join()

코드를 보면 start_printing 인쇄 요청을 프린터에 보내고 프린터가 사용 중이면 현재 상태 self.state를 확인하고 상태가 "인쇄 중"이면 아무 작업도 하지 않고 반환된다는 것을 알 수 있습니다. . 그렇지 않으면 해당 요청을 받아들이고 그에 따라 상태를 조정합니다.

발킹 패턴을 사용해야 하는 경우

1. 멀티스레드 시스템: 경쟁 조건이나 잘못된 작업을 방지합니다.
2. 상태 종속 워크플로: 특정 상태에서만 작업이 허용되는 경우
3. 리소스 관리: 공유 리소스의 부적절한 사용을 방지합니다. 이 패턴을 사용하는 개체는 일반적으로 일시적이지만 알 수 없는 시간 동안 방해가 되기 쉬운 상태에 있습니다. 객체가 제한된 시간 동안 방해되기 쉬운 상태로 유지되어야 하는 경우 보호된 서스펜션 패턴이 선호될 수 있습니다.

발킹 패턴의 장점

1. 잘못된 작업 방지: 가드는 유효한 조건에서만 작업이 발생하도록 보장합니다.
2. 스레드 안전성: 멀티스레드 시스템에 특히 유용합니다.
3. 논리 단순화: 상태 의존적 작업을 명확하고 재사용 가능한 패턴으로 캡슐화합니다.

단점

1. 제한된 적용 가능성: 작업이 바이너리인 경우(허용 여부) 가장 유용합니다.
2. 잠재적 오버헤드: 가드 확인 및 동기화 메커니즘으로 인해 성능 비용이 발생할 수 있습니다.

결론

Balking 디자인 패턴은 상태 의존적 작업을 관리하고 소프트웨어 시스템에서 잘못된 작업을 방지하는 효과적인 방법을 제공합니다. 명확한 가드 조건을 도입하고 스레드 안전성을 보장함으로써 시스템의 신뢰성과 유지 관리성을 향상시킵니다. 택시 예약 시스템에서 여러 번의 이동을 방지하거나 동시 인쇄 작업을 관리하는 경우 Balking Pattern은 충돌을 방지하고 운영 무결성을 유지하기 위한 구조화된 접근 방식을 제공합니다. 궁극적으로 Balking 패턴 사용 여부는 애플리케이션의 특정 요구 사항과 동시성 요구 사항에 따라 달라집니다.

참고자료

• 위키피디아 - 발킹 패턴
• UCB

위 내용은 동시성 패턴: 발킹 패턴의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!