Pemrograman multithread adalah bentuk khusus dari pemrograman bersamaan, yang melibatkan eksekusi beberapa thread dalam satu proses atau aplikasi, memungkinkan pemanfaatan sumber daya sistem secara efisien dan meningkatkan kinerja. Paradigma pemrograman ini memungkinkan beberapa thread berjalan secara bersamaan pada struktur data bersama sambil menjalankan tugas terpisah, yang pada akhirnya memungkinkan aplikasi atau algoritme memanfaatkan prosesor multi-core dengan lebih baik, sekaligus memastikan daya tanggap dan efisiensi.
Dalam pemrograman single-thread tradisional, sebuah program menjalankan instruksinya secara berurutan, satu demi satu, dan hanya dapat melakukan satu tugas dalam satu waktu. Hal ini dapat menyebabkan kurangnya pemanfaatan sumber daya sistem dan penurunan kinerja. Perkembangan prosesor multi-core dan arsitektur paralel mengharuskan penerapan teknik pemrograman bersamaan, seperti multithreading, untuk mengoptimalkan pemanfaatan kekuatan pemrosesan yang tersedia dan untuk mengelola proses dan kejadian bersamaan dalam aplikasi dengan lebih baik.
Dalam lingkungan multithread, thread adalah entitas terkecil yang dapat dijadwalkan dan dijalankan secara independen oleh sistem operasi. Setiap thread memiliki penghitung program, tumpukan, dan data lokalnya sendiri, namun berbagi ruang memori, data global, dan sumber daya sistem dengan thread lain dalam proses yang sama. Arsitektur memori bersama ini memungkinkan komunikasi yang efisien antar thread dan memungkinkan mereka bekerja secara kooperatif menuju tujuan bersama.
Menerapkan aplikasi multithread melibatkan berbagai tantangan, termasuk penanganan struktur data bersama yang tepat, sinkronisasi thread, dan pertikaian sumber daya. Model memori bersama dapat menyebabkan inkonsistensi data dan kondisi balapan, yang terjadi ketika dua atau lebih thread mengakses data yang sama secara bersamaan, sehingga menyebabkan perilaku program yang tidak terduga. Untuk menangani masalah ini, pemrogram menggunakan berbagai mekanisme sinkronisasi, seperti kunci, semafor, dan penghalang, untuk memastikan akses eksklusif ke sumber daya bersama dan menjamin bahwa data diakses dengan cara yang konsisten dan dapat diandalkan.
Pemrograman multithread dapat menawarkan beberapa keuntungan, termasuk peningkatan daya tanggap, peningkatan pemanfaatan sumber daya, dan kecepatan komputasi. Dalam aplikasi multithread, tugas latar belakang dapat dijalankan secara bersamaan, tanpa mempengaruhi respons aplikasi atau perilaku antarmuka pengguna. Selain itu, aplikasi multithread dapat mendistribusikan beban kerjanya secara efisien ke beberapa inti, memungkinkannya menjalankan tugas dengan lebih cepat dan menyelesaikan tugas dalam waktu yang lebih singkat.
Namun, pemrograman multithread juga memiliki kelemahan, seperti peningkatan kompleksitas, potensi kesalahan terkait konkurensi, dan masalah skalabilitas. Pemrogram diharuskan memiliki pemahaman yang baik tentang sinkronisasi thread, perlindungan data bersama, dan pencegahan kebuntuan karena proses debug aplikasi multithread dapat menjadi tantangan karena sifatnya yang non-deterministik. Selain itu, pemrograman multithread dapat menghadapi masalah skalabilitas pada sistem dengan jumlah inti yang tinggi, karena overhead komunikasi dan sinkronisasi dapat membatasi perolehan kinerja yang dicapai.
Berbagai bahasa pemrograman, pustaka, dan kerangka kerja menawarkan dukungan untuk pemrograman multithread, seperti kemampuan threading bawaan Java, pustaka threading C++, modul threading Python, dan pustaka thread POSIX (pthreads). Selain dukungan khusus bahasa, pengembang juga dapat memanfaatkan paralelisme tingkat perangkat keras, seperti Threading Building Blocks (TBB) Intel atau platform pemrosesan paralel CUDA NVIDIA.
Di AppMaster, platform no-code untuk membuat aplikasi backend, web, dan seluler, pemrograman multithread digunakan untuk memaksimalkan efisiensi penggunaan sumber daya sistem dan untuk meningkatkan kinerja aplikasi. Platform ini menghasilkan aplikasi yang memanfaatkan kemampuan multithreading Go (golang) untuk aplikasi backend, kerangka kerja Vue3, dan JS/TS untuk aplikasi web, serta Kotlin dan Jetpack Compose untuk Android dan SwiftUI untuk iOS dalam aplikasi seluler. Aplikasi yang dihasilkan dapat secara efektif mengelola proses bersamaan dan menjalankan tugas secara paralel, sehingga menghasilkan pengalaman aplikasi yang berkinerja tinggi, responsif, dan terukur.
Kesimpulannya, pemrograman multithread adalah paradigma penting dalam pengembangan perangkat lunak modern yang memungkinkan pemanfaatan prosesor multi-core dan arsitektur paralel secara efektif. Dengan menerapkan prinsip multithreading, pengembang dapat mencapai peningkatan respons aplikasi, peningkatan pemanfaatan sumber daya, dan kecepatan komputasi, sehingga menghasilkan solusi perangkat lunak yang lebih efisien dan berkinerja tinggi. Ketika perangkat keras terus berkembang, pentingnya menguasai teknik pemrograman multithread menjadi semakin penting bagi para profesional yang bekerja di industri pengembangan perangkat lunak.
