Программирование предусматривает работу с огромным количеством данных. Чтобы создать приложение, нужно выбрать язык программирования, а также научиться использовать его инструменты и возможности.
Огромную роль для любой системы и программы играют потоки. Им и будет посвящена статья. Предстоит рассмотреть примеры на базе JavaScript, а также в языке программирования C++.
Определение
Поток данных в глобальном смысле – это передача и принятие той или иной информации. В программировании существует иное определение. Потоком данных называется абстракция, которая используется для чтения и записи файлов, советов и им подобным компонентам в единой манере.
Это – удобный унифицированный программный интерфейс, предназначенный для передачи электронный материалов между процессами на устройстве. Поток данных помогает определить архитектурное устройство всей имеющейся системы. Без него невозможно представить функционирование оборудования.
Потоки (данных и не только) – последовательность инструкций, выполняемых параллельно с другими потоками. Каждая программа создает минимум одну такую «направленность».
Виды
Существуют различные виды потоков. Классификация может быть по типу движения данных:
- вводные – информация поступает в приложение, после чего происходит ее считывание;
- выводные – программа передает данные с последующей записью в потоки.
Также есть разделение по типу используемых данных. Не всегда приложения работают непосредственно с байтами – в языках разработки, включая Java и C++, может использоваться текстовая информация. На основании этого выделяются следующие виды потоков:
- байтовые;
- символьные.
Также в разработке ПО различают следующие типы потоков данных:
- C++. Здесь работа осуществляется вместе со стандартной библиотекой языка. А именно – при помощи iostream.
- Пространство имен System.IO. Этот вариант актуален для всех языков платформы NET.Framework.
- Пакет java.io. Такая реализация поддерживается на платформе Java.
В современных операционных системах абстракции потоков данных поддерживаются для того, чтобы обеспечивать совместное выполнение нескольких утилит.
Способ организации
Поток определяет способ организации работы с электронными материалами в системе или приложении. В данном смысле существует иная классификация. Она включает в себя множество вариантов, но ключевыми в JavaScript и C++ являются такие методы:
- однонаправленный;
- двунаправленный (или многопоточный).
Каждый предусматривает свои ключевые нюансы и особенности. В современных компьютерах почти всегда используется так называемая многопоточность или асинхронность.
Однонаправленный вариант
Так называется поток, который определяет всего одну задачу в каждой части приложения – она может или получить данные, или передать. Его направление не будет меняться. Оно функционирует всегда по одному и тому же принципу.
Однонаправленные потоки данных в реальной жизни имеют простой пример-интерпретацию – водопровод. Модуль здесь будет выступать частью трубы:
Здесь сведения будут переходить от одного модуля к другому. Выходные сведения предыдущего становятся входными для последующего «блока».
Выше – пример того, как на практике выглядит соответствующая картина.
Приложения, использующие однопотоковую концепцию, не выделяются быстродействием. Они практически не встречаются в современном оборудовании.
Двунаправленный вариант
Двунаправленным называется поток, в котором материалы могут передаваться частями программы в обе стороны.
Этот вариант чаще всего используется для связи модели и представления. Когда обновление (пример – текст в поле ввода) сразу корректирует остальные сведения в заданной модели – это и есть двунаправленная связь.
При использовании такого типа связи исходный код получается меньше. В JavaScript существуют специальные фреймворки, позволяющие максимально автоматизировать соответствующие процессы. Но двунаправленную связь тяжелее отлаживать.
Асинхронность
Видов потоков данных много – классифицировать их удается по разным характеристикам. Если кто-нибудь попросит «Назовите основные типы потоков», проблем с этим не будет. В плане обработки электронных материалов в операционных системах и разработке ПО преобладает асинхронность.
Это – многопоточность. В JS она изначально не предусмотрена. Добиться асинхронности можно при помощи специальных методов, классов, операций и движков. Асинхронность определяет следующий алгоритм работы:
- Две строчки кода идут друг за другом. Первая требует определенного времени на обработку.
- Первая строка в фоновом режиме начинает проходить обработку.
- В этот момент производится чтение и запуск второй строки. Операции реализовываются одновременно, без ожидания завершения первой операции.
Если для обработки второй строки кода требуется завершение ранее начатой операции, целесообразно говорить об однопотоковых приложениях.
В JavaScript
JavaScript – язык программирования, который умеет обрабатывать только один поток данных. Задача асинхронности здесь решена при помощи специального инструмента – Worker.
Он подходит для:
- обработки сложных операций, которые могут выполняться без блокировки работы пользователя;
- внесение корректировок в отдельные файлы-модули;
- создание для каждого сформированного модуля объекта Worker, используемого для коммуникации.
WebWorker помогает избежать перегрузки интернет-обозревателя, а также принудительной остановки других скриптов при обработке сразу нескольких операций одновременно.
Java
Java в плане потоковых вопросов – это более гибкий язык. Он поддерживает многопоточность. Такая синхронизация выполняется за счет ключевого слова synchronized. Оно применяется в классах для определения синхронизированных блоков и методов.
Ключевое слово synchronized не подходит для переменных и атрибутов при определении классов. У Java также есть специальная библиотека, включающая в себя спецклассы для работы с несколькими потоками данных.
Выше – пример синхронизации методов в Java. Здесь можно увидеть больше наглядных примеров работы с потоками.
C++
Стандартная библиотека C++ поддерживает средства, при помощи которых программа обрабатывает потоки данных асинхронно. В ней есть набор классов для работы с соответствующими элементами.
Сейчас существует стандарт SFML. В нем можно создавать потоки при помощи sf::Thread:
Функции main и func выполняются параллельно. Происходит это после того, как была выполнена «операция», которая называется thread.launch(). Результат – текст, выводимый обеими функциями, будет смешиваться в консоли:
Здесь:
- Точка входа в поток должна быть передана в sf::Thread.
- Sf::Thread старается быть гибким. Он пытался принимать различные точки входа: методы классов или non-member-функции, выражения с аргументами или без них, функторы и так далее.
- Заданный пример показывает, как реализовывать функцию-член.
C++ может различными способами обрабатывать потоки данных:
- get_id – возвращает идентификатор;
- sleep_for – «спит» на протяжении установленного промежутка времени;
- sleep_untill – «спит» до конкретного момента;
- yield – перенастройка текущих потоков путем передачи приоритетов.
Также вместо std::Thread можно воспользоваться std::async. Данный вариант менее мощный, но его намного проще использоваться, если нужно асинхронно запустить ту или иную функцию:
Здесь можно увидеть больше информации о многопоточности непосредственно в C++.
Как быстро освоить направление
Темы, связанные с программированием и приложениями, можно освоить самостоятельно. Для этого существуют различные сообщества, а также специализированная литература и видео-уроки. Самообразование – неплохой вариант для новичков.
Но есть и более простое и современное решение. Оно носит название онлайн-курсов. Пример – от образовательного центра OTUS. Дистанционно пользователи смогут освоить одно или несколько IT-направлений и профессий одновременно. На занятиях не только научат создавать и работать с потоками, но и писать сложные коды.
Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus! Ниже – один из них:
