सॉफ्टवेयर डेवलपर्स के लिए प्रमुख मल्टीथ्रेडिंग अवधारणाओं को समझना महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह न केवल कौशल सेट को बढ़ाता है बल्कि एप्लिकेशन विकास, स्केलेबिलिटी और सॉफ्टवेयर समाधानों की समग्र गुणवत्ता पर भी सीधे प्रभाव डालता है।

परमाणुता

मल्टीथ्रेडिंग के संदर्भ में, परमाणु संचालन यह सुनिश्चित करता है कि एक थ्रेड अन्य थ्रेड से बिना किसी रुकावट के क्रियाओं की एक श्रृंखला निष्पादित कर सकता है। एकाधिक थ्रेड एक साथ साझा किए गए डेटा को पढ़ने या लिखने का प्रयास कर सकते हैं। परमाणुता के बिना, समवर्ती संशोधनों से असंगत या अप्रत्याशित परिणाम हो सकते हैं, जिन्हें आमतौर पर दौड़ की स्थिति के रूप में जाना जाता है।

जावा विशिष्टता गारंटी देती है कि 'पढ़ना' और 'लिखना' परमाणु संचालन हैं न कि उनके संयोजन। इसलिए एक ऑपरेशन जो 'पढ़ता है, 1 जोड़ता है और फिर परिणाम वापस लिखता है' विनिर्देश के अनुसार परमाणु नहीं है। ऐसे ऑपरेशनों को कंपाउंड ऑपरेशन कहा जाता है और हमारे कोड में उनके उपयोग के संदर्भ में उन्हें आमतौर पर परमाणु होने की आवश्यकता होती है।

परमाणु संचालन के उदाहरण:

1. एक काउंटर बढ़ाना: यदि दो थ्रेड एक ही समय में परमाणुता के बिना एक काउंटर बढ़ाते हैं, तो वे दोनों एक ही मान पढ़ सकते हैं और एक ही बढ़ा हुआ मान वापस लिख सकते हैं, जिससे एक का नुकसान हो सकता है वेतन वृद्धि.

2. एक साझा वेरिएबल को अपडेट करना: यदि एक थ्रेड एक मान पढ़ रहा है जबकि दूसरा इसे संशोधित कर रहा है, परमाणुता के बिना, रीडिंग थ्रेड को असंगत मान मिल सकता है।

परमाणुता प्राप्त करना:

• परमाणु कक्षाएं: कई प्रोग्रामिंग भाषाएं परमाणु कक्षाएं प्रदान करती हैं (उदाहरण के लिए, एटॉमिकइंटीगेरिन जावा) जो परमाणु होने की गारंटी वाले संचालन को समाहित करती हैं।

• सिंक्रोनाइज्ड तरीके/ब्लॉक: जावा जैसी भाषाओं में, आप सिंक्रोनाइज्ड कीवर्ड का उपयोग यह सुनिश्चित करने के लिए कर सकते हैं कि एक समय में केवल एक थ्रेड कोड के ब्लॉक या एक विधि को निष्पादित कर सकता है।

• लॉक: साझा संसाधनों तक पहुंच प्रबंधित करने के लिए स्पष्ट लॉक (उदाहरण के लिए, रीएंट्रेंटलॉकिन जावा) का उपयोग करना।

फ़ायदे

• प्रदर्शन: java.util.concurrent.atomic में कक्षाएं थ्रेड सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए लॉक-मुक्त दृष्टिकोण भी प्रदान करती हैं, जिससे वे कई परिदृश्यों में पसंदीदा विकल्प बन जाते हैं।
• सरलता: परमाणु कक्षाओं का उपयोग कोड को सरल बनाता है, क्योंकि डेवलपर्स को ताले प्रबंधित करने की आवश्यकता नहीं होती है और वे प्रोग्राम के तर्क पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं।
• थ्रेड सुरक्षा: परमाणु संचालन यह सुनिश्चित करता है कि डेटा भ्रष्टाचार या दौड़ की स्थिति के जोखिम के बिना चर को कई थ्रेड्स में सुरक्षित रूप से अपडेट किया जाता है।

अपरिवर्तनीयता

अपरिवर्तनीयता किसी वस्तु की संपत्ति को संदर्भित करती है जिसकी स्थिति को बनने के बाद संशोधित नहीं किया जा सकता है। प्रोग्रामिंग में, अपरिवर्तनीय वस्तुएं वे होती हैं, जिन्हें एक बार प्रारंभ करने के बाद बदला या परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। किसी अपरिवर्तनीय वस्तु को संशोधित करने के बजाय, वांछित परिवर्तनों के साथ एक नई वस्तु बनाई जाती है।

अपरिवर्तनीय का अर्थ है कि एक बार किसी ऑब्जेक्ट के लिए कंस्ट्रक्टर ने निष्पादन पूरा कर लिया है तो उस उदाहरण को बदला नहीं जा सकता है।

अपरिवर्तनीय वस्तुओं के लक्षण

• कोई राज्य परिवर्तन नहीं: एक बार एक अपरिवर्तनीय वस्तु बन जाने के बाद, उसकी स्थिति (विशेषताएं या क्षेत्र) उसके पूरे जीवनकाल में स्थिर रहती है।

• थ्रेड-सुरक्षित: अपरिवर्तनीय वस्तुओं को सिंक्रनाइज़ेशन की आवश्यकता के बिना कई थ्रेड्स के बीच सुरक्षित रूप से साझा किया जा सकता है, क्योंकि उन्हें संशोधित नहीं किया जा सकता है।

• हैशकोड स्थिरता: एक अपरिवर्तनीय वस्तु का हैशकोड उसके पूरे जीवनकाल में समान रहता है, जो इसे हैशमैप या हैशसेट जैसे हैश-आधारित संग्रह में उपयोग के लिए उपयुक्त बनाता है।

अपरिवर्तनीयता प्राप्त करना:

• रिकॉर्ड्स का उपयोग (जावा 14 में): जावा में, रिकॉर्ड सुविधा अपरिवर्तनीय डेटा कक्षाएं बनाने का एक संक्षिप्त तरीका प्रदान करती है।

public record ImmutablePoint(int x, int y) {}

• अपरिवर्तनीय डेटा संरचनाओं का उपयोग करें: प्रोग्रामिंग भाषा या पुस्तकालयों द्वारा प्रदान की गई मौजूदा अपरिवर्तनीय डेटा संरचनाओं का उपयोग करें, जैसे:

1. Java: Collections.unmodifiableList(), List.of(), Set.of()

2. C#: ImmutableList, System.Collections.Immutable से ImmutableArray

3. पायथन: टुपल्स स्वाभाविक रूप से अपरिवर्तनीय हैं।

• अंतिम फ़ील्ड का उपयोग करें: किसी वर्ग के फ़ील्ड को अंतिम घोषित करें। यह सुनिश्चित करता है कि फ़ील्ड को ऑब्जेक्ट निर्माण के दौरान केवल एक बार ही असाइन किया जा सकता है।

• कोई सेटर्स नहीं: परिवर्तनीय फ़ील्ड के लिए सेटर विधियां प्रदान करने से बचें। यह बाहरी कोड को किसी वस्तु के निर्माण के बाद उसकी स्थिति बदलने से रोकता है।
  

public final class ImmutablePoint {
    private final int x;
    private final int y;

    public ImmutablePoint(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public int getX() {
        return x;
    }

    public int getY() {
        return y;
    }
}

• स्टेटिक फ़ैक्टरी विधियाँ: एक सार्वजनिक कंस्ट्रक्टर प्रदान करने के बजाय, स्टैटिक फ़ैक्टरी विधियों का उपयोग करें जो ऑब्जेक्ट के नए उदाहरण लौटाते हैं, जिससे यह स्पष्ट हो जाता है कि स्थिति को बदला नहीं जा सकता है

• बिल्डर पैटर्न (जटिल वस्तुओं के लिए): उन वस्तुओं के लिए जिन्हें कई मापदंडों की आवश्यकता होती है, अपरिवर्तनीय ऑब्जेक्ट बनाने के लिए बिल्डर पैटर्न का उपयोग करें। बिल्डर मापदंडों को जमा करता है और अंत में एक अपरिवर्तनीय उदाहरण बनाता है।

फ़ायदे

• Concurrency: यदि किसी अपरिवर्तनीय वस्तु की आंतरिक संरचना वैध है, तो वह हमेशा वैध रहेगी। इस बात की कोई संभावना नहीं है कि अलग-अलग थ्रेड उस ऑब्जेक्ट के भीतर एक अमान्य स्थिति बना सकते हैं। इसलिए, अपरिवर्तनीय वस्तुएं थ्रेड सुरक्षित हैं।

• कचरा संग्रहण: कचरा संग्रहकर्ता के लिए अपरिवर्तनीय वस्तुओं के बारे में तार्किक निर्णय लेना बहुत आसान है।

किया

खुद को इस ज्ञान से लैस करना न केवल उच्च-प्रदर्शन कोड लिखने की आपकी क्षमता को बढ़ाता है बल्कि आपको आधुनिक सॉफ्टवेयर विकास की चुनौतियों के लिए भी तैयार करता है, जहां प्रतिक्रिया और स्केलेबिलिटी सर्वोपरि है। जैसे ही आप मल्टीथ्रेडिंग की दुनिया में अपनी यात्रा जारी रखते हैं, याद रखें कि आपके द्वारा महारत हासिल की गई प्रत्येक अवधारणा एक डेवलपर के रूप में आपके विकास और उपयोगकर्ता की अपेक्षाओं को पूरा करने वाले और उससे भी अधिक एप्लिकेशन बनाने की आपकी क्षमता में योगदान देगी।

हमारे साथ बने रहें क्योंकि हम आगामी लेख में भुखमरी, गतिरोध, दौड़-स्थिति, ओएस शेड्यूलिंग और बहुत कुछ पर ध्यान केंद्रित करेंगे, जो आपके प्रोग्रामिंग कौशल को बढ़ाएगा और आपके करियर को बढ़ावा देगा!

संदर्भ

ऑनलाइन दस्तावेज़ीकरण, समुदाय और उपलब्ध सभी संसाधनों को बहुत-बहुत धन्यवाद, जिन्होंने इस लेखन को संभव बनाया।

1. इन्फो-ग्राफिक
2. बुनियादी मल्टीथ्रेडिंग अवधारणाओं को समझना
3. परमाणुता
4. अपरिवर्तनीय क्या है

अस्वीकरण: यह लेख एआई-समर्थित है। लेख संरचना और विचार सूची 100% मैन्युअल रूप से क्यूरेट और शोधित है। सूचना की सटीकता सुनिश्चित करने और कुछ संदर्भ जोड़ने के लिए मैं सभी एआई-जनरेटेड टेक्स्ट को प्रूफरीड करता हूं