W kontekście rozwoju zaplecza współbieżność odnosi się do zdolności systemu komputerowego lub oprogramowania do jednoczesnego wykonywania wielu zadań lub procesów. Zarządzając i optymalizując wykorzystanie zasobów obliczeniowych, takich jak rdzenie procesorów, pamięć i urządzenia wejścia/wyjścia (I/O), współbieżność ma na celu poprawę ogólnej wydajności, responsywności i przepustowości aplikacji i systemów. We współczesnym tworzeniu oprogramowania, zwłaszcza przy rosnącym zapotrzebowaniu na usługi o wysokiej wydajności i dostępności, programowanie współbieżne stało się istotnym aspektem tworzenia wydajnych i skalowalnych systemów backendowych.
Współbieżność można osiągnąć za pomocą różnych mechanizmów, w tym równoległości, wielowątkowości i programowania asynchronicznego.
- Równoległość polega na równoległym uruchamianiu wielu niezależnych zadań na oddzielnych rdzeniach lub procesorach procesorów, poprawiając w ten sposób ogólną wydajność systemu poprzez wykorzystanie procesorów wielordzeniowych lub klastrów komputerowych.
- Wielowątkowość odnosi się do jednoczesnego wykonywania wielu wątków jednego procesu, współdzielących tę samą przestrzeń pamięci i potencjalnie działających na różnych rdzeniach procesora, co pozwala na lepsze wykorzystanie dostępnych zasobów obliczeniowych.
- Programowanie asynchroniczne polega na inicjowaniu zadania w tle i kontynuowaniu jego dalszego wykonywania bez oczekiwania na zakończenie zadania w tle, umożliwiając kontynuację innych zadań bez blokowania przez przetwarzanie zadania początkowego.
Kluczowym wyzwaniem przy wdrażaniu współbieżności w aplikacjach backendowych jest zarządzanie współdzielonymi zasobami oraz zapewnienie ważności i spójności danych w całym systemie. Nazywa się to powszechnie synchronizacją . Programiści muszą wdrożyć różne techniki i algorytmy, takie jak blokady, semafory i bariery, aby kontrolować dostęp do współdzielonych zasobów i zapobiegać wyścigom danych, zakleszczeniom i innym problemom związanym ze współbieżnością.
Wiele języków programowania, w tym Go (golang), który jest wykorzystywany przez platformę AppMaster no-code do generowania aplikacji zaplecza, zapewnia wbudowaną obsługę programowania współbieżnego. Go na przykład oferuje lekkie, współbieżne struktury zwane „goroutines” i kanały komunikacyjne upraszczające tworzenie współbieżnych aplikacji. Co więcej, Go kładzie duży nacisk na prostotę, umożliwiając programistom pisanie czystego, łatwego w utrzymaniu kodu, unikając jednocześnie typowych pułapek związanych z programowaniem współbieżnym.
Jako przykład zastosowania współbieżności w tworzeniu zaplecza rozważ aplikację internetową, która przetwarza przychodzące żądania klientów w przypadku operacji wymagających dużej ilości danych, takich jak zapytania do bazy danych lub zadania związane z obsługą plików. Bez współbieżności każde żądanie byłoby przetwarzane sekwencyjnie w kolejności, w jakiej przychodzi, co skutkowałoby wąskimi gardłami i zwiększonymi opóźnieniami dla klientów. Dzięki zastosowaniu współbieżności można przetwarzać wiele żądań jednocześnie, co prowadzi do skrócenia czasu odpowiedzi, zwiększenia przepustowości systemu i ogólnie lepszego doświadczenia użytkownika dla klientów. W tym scenariuszu współbieżny system zaplecza efektywnie wykorzystywałby dostępne zasoby obliczeniowe i zapewniał niezbędną skalowalność, aby skutecznie obsługiwać rosnące obciążenia.
Wdrożenie współbieżności w rozwoju backendu ma kilka zalet, w tym:
- Zwiększona wydajność: systemy współbieżne mogą lepiej wykorzystywać dostępne zasoby obliczeniowe, co skutkuje lepszą wydajnością przetwarzania i ogólną wydajnością.
- Skalowalność: Współbieżność umożliwia systemom zaplecza płynne dostosowywanie się do rosnących obciążeń poprzez jednoczesne przetwarzanie większej liczby zadań w miarę udostępniania dodatkowych zasobów.
- Responsywność: wykonując jednocześnie wiele zadań, współbieżne systemy mogą skuteczniej obsługiwać operacje wrażliwe na czas, co skutkuje zmniejszeniem opóźnień i zwiększoną responsywnością dla klientów.
- Tolerancja na awarie: systemy współbieżne można zaprojektować tak, aby sprawnie radziły sobie z awariami, zapewniając ciągłe działanie aplikacji nawet w przypadku awarii poszczególnych komponentów sprzętu lub oprogramowania.
Tworzenie systemów współbieżnych nie jest pozbawione wyzwań. Programiści muszą uważnie zarządzać udostępnionymi zasobami i dbać o integralność i spójność danych. Jednak wykorzystując nowoczesne języki programowania, takie jak Go, które zapewniają wbudowaną obsługę współbieżności, programiści mogą łatwiej tworzyć wydajne, skalowalne i niezawodne systemy zaplecza.
Współbieżność to krytyczny aspekt rozwoju zaplecza, który optymalizuje wykorzystanie zasobów, poprawia wydajność systemu i zapewnia skalowalność usług o wysokiej wydajności i dostępności. Platforma no-code AppMaster, wykorzystująca język programowania Go, ułatwia tworzenie współbieżnych aplikacji backendowych, umożliwiając szybszy i bardziej opłacalny rozwój dla szerokiego grona klientów, od małych firm po przedsiębiorstwa.
