Daha önceki yazılarda bir prosesi ancak başka bir proses yaratabilir dedik ve bir prosesin fork() çağrısıyla başka bir prosesi yaratması sonucu bir program için birden çok proses paralel olarak çalışabilir dedik fakat; proses oluşturmak işletim sistemi için bazı sebeplerden dolayı çok maliyetli bir iştir. Bu sebeple bir programın birden çok işlem yapması gerekiyorsa eğer birden fazla proses üretmesi yerine Thread yani iplik kullanımının işletim sistemi açısından daha avantajlı olduğunu söylemiştik. Buraya kadar yazdığım ve belirttiğim herşeyin sebeplerini öğrenecez bu yazıda.

Bir program çalışırken ana prosesin yeni bir proses yaratması yerine bir iplik yaratması neden daha avantajlı. İplikler de prosesler gibi çalışırlar fakat hafif proseslerdir dedik. İplikler de prosesler gibi çalışıyorlarsa iplikler ile prosesler arasında farklar nelerdir? Bunlara değineceğiz.

İpliklerin Özellikleri ve Proses'ten Farkları

• Thread'ler, proses içinde bulunurlar ve aynı adres uzayını paylaşırlar. Bir proses içerisinde birden fazla iş yürütebilirler.
• İplikler prosesler gibi birbirlerinden bağımsız değildirler. Kendi aralarında kaynakları ve bazı verileri birbirleriyle paylaşırlar. 

Bakınız :

Yani kısacası; 
İşler birbirinden tamamen bağımsız ise : PROSES
İşler birbirine bağlı ve birlikte yürütülüyorsa : THREAD (İplik)  diyebiliriz.

İpliklerin Prosesler İle Olan Ortak Özellikleri:

• Paralel çalışabilirleri etkileşebilirler ve haberleşebilirler.
• Dış dünya ile haberleşebilirler.
• Ardışıl işlemler yapılabilir.
• İplikler de prosesler gibi bağlam(durum) değiştirebilirler. Hazır, Askıda, Çalışıyor durumlarda olabilirler.

İpliklerin Proseslere Göre Avantajları

• Tek bir proses bile birden fazla işlem yapabilir. Böylece işlemcide daha az bağlam değiştirme olayı gerçekleşir. Sırada olan daha az proses olur ve bilgisayar işlemleri daha çabuk gerçekleştirebilir. Her işlemde proses kontrol bloğu yeniden güncellenmez. İşletim sistemi işlemleri gerçekleştirirken zaman kaybı yaşamaz.

• Çok işlemcili sistemlerde faydalıdır. İpliklerin bazıları işlemciye yönelik işlemler yaparken bazıları giriş -çıkış işlemleri yapıyorsa yapılan iş için daha iyi performans elde edilir.

• Proseslerin kaynakları vardır. İşletim sisteminde yer işgal ederler. Ne kadar çok proses olursa RAM'de o kadar çok yer işgal edilir. İpliklerin ise kaynakları yoktur. Mevcut prosesin sahip olduğu kaynağı kullanılar. Fazladan yer işgal etmezler. Yaratılmaları ve yok edilmeleri proseslere göre daha kolaydır.

Daha önceki yazımda şunu demiştim;

Bir programı birden çok prosesin çalıştırmasının avantajları ve dezavantajları vardır. Avantajı; bir programın çalışması için birden çok proses çalıştığı için o program kısa sürede işleme girebilir. Yani bir binayı birden çok işçinin inşa etmesi gibi fakat; bunun şöyle bir dezavantajı var. Ne kadar çok proses olursa, bilgisayarın RAM'inde o kadar yer işgal edilecektir ve CPU bir program için birden fazla proses işleyeceği için bu bilgisayarı daha çok yoracaktır. Kısacası bellek tahsisi, bağlam değiştirme veya anahtarlanma işlemleri sırasında yüklenmeleri işletim sistemi açısından daha maliyetli olur.

İplik denen olay işte tam da burada devreye giriyor. Yani tam olarak demek istediğim şey şudur. İşletim sisteminde bir iş için 3 ayrı prosesin çalışması yerine, tek bir prosesin çalışıp içinde 3 iplik bulundurması ile aynı işlemler  gerçekleştirilebilir. Proses işlemlerini işletim sistemleri CPU'da işlerken, yukarıda da saydığımız bazı sebeplerden dolayı (bağlam değiştirme olayı vs. ) maliyetli olması sebebiyle, işletim sisteminde bir iş yaparken çok fazla proses kullanmak yerine daha az proses ve daha çok iplik kullanmak, daha çok tercih edilir.

Özetle, aynı örnek üzeriden konuşacak olursam. Tek proses ve bu proses içinde 3 iplik barındırarak çalışan bir program, 3 farklı proses ile çalışan programa göre, işletim sistemi açısından çoğu zaman avantajlıdır. Bu sebeple bir işlem için çok fazla proses kullanmak yerine, tek proses kullanıp ve tek prosesin içinde iş bölümü yapacak olan birden çok iplik yaratıp kullanmak daha mantıklıdır.

İplikler hafif proses olarak adlandırılırlar. Prosesler gibi çalışırlar ama proseslere göre belli başlı farkları vardır. Ona da farklı bir başlık altında değineceğim. Türkçesi iplik olan bu hafif prosesler, ingilizce ifadesi olan Thread olarak da geçer bazı kitaplarda veya web sitelerinde.

İplikler, tek bir prosesin daha çok işlem yapmasına olanak tanırlar. Bilgisayar belleğinde fazladan alan işgal etmezler. Belli bir alana sahip proseslerin içinde çalışırlar. Bir proses bir ipliğe sahip olabileceği gibi birden fazla ipliğe de sahip olabilir.




İplikler kolay oluşturulup kolay yok edilirler.  Bir program yazarken, programın mevcut prosesi içinde bir iplik yaratıp birden çok işlem yapmak istiyorsanız eğer, derleyicinize;

#include <pthread.h>

kütüphanesini eklemeniz gerekiyor.

Threadler yani iplikler ile işlemler yaparken bazı ifadeleri bilmeniz gerekiyor. İplikler ile işlem yaparken bu ifadeler olmazsa olmaz ifadelerdir. Programı yazmaya başladığınız zaman main kısmında öncelikli olarak yapacağınız işlemlerdir. Kısacası bu ifadeler iplik işlemlerinin demirbaş işlemleridir.

pthread_t()

İpliklere ait bilgileri tutar. Bir ipliğin sahip olması gereken tüm özellikler bu ifade ile tanımlanmış olan ifadede saklanır.

pthread_create() :

 Bu ifade ile yeni bir iplik oluşturulur. 4 farklı parametre alır.
1. parametresi : İpliğe ait bilgileri tutan değişkenin adresini tutar.
2. parametresi : İpliğin özelliklerini tutar. Yapacağımız örneklerde NULL olarak kalacak.
3. parametresi : İpliğe ait olan fonksiyonun adını tutar.
4. parametresi : İpliğimize ait olan fonksiyona değer döndereceksek eğer, 4. parametre kısmı kullanılır. Bu parametre için unutmamanız gereken en önemli özellik ise, bu parametre sadece void değerler alır. Eğer ki farklı türdeki değerler yollayacaksanız fonksiyona, ilk önce (void *)x işlemi yaparak değerinizi void türüne dönüştürmeniz gerekiyor. Videolarda bunu daha iyi anlayacaksınız zaten.

pthread_join() 

"İpliğin işlemini bitirmesini bekle" anlamına gelir. Eğer iplik kullanarak bir program yazacaksanız bu ifade olmazsa olmaz bir ifadedir. Bu ifade sayesinde iplik işini bitirmeden proses sonlanmaz. Bu ifade 2 parametre alır.

1. paremetresi : İpliğe ait bilgileri tutan değişkenin kendisini tutar.
2. parametresi : Geri dönüş değerlerini tutar. Eğer ipliğinizin geri dönüş değeri var ise, ikinci parametre bu veriyi tutar. Yarattığınız thread geriye değer döndermiyor ise eğer, bu parametreye NULL yazılır.

pthread_exit()

İçine void değerler alır. İpliğin geri dönüş değerini tutarlar. Geri dönüş değeri yok ise içine NULL yazılır.


İplikler nedir, nasıl çalışırlar, iplik oluşturup çeşitli işlemler nasıl yapılır? Bütün bunları daha iyi anlamanız açısından iplikler ile ilgili 4 tane örnek video çektim.

1. Örnek : Bu örnek basit bir thread örneğidir. İpliklere değer gönderme falan yok. Basit olarak threadlerin genel yapısını görmenizi sağlayacak bir örnektir. Örnekte her fonksiyonu bir iplik olarak düşüneceğiz.


2. Örnek :  Bu örneğin bir öncekinden farkı, bu sefer ipliğimize değer gönderiyoruz. Yine önceki örnekte olduğu gibi her fonksiyonu bir thread olarak düşünecez.


3. Örnek : Artık örneklerimizin gelişmişlik düzeyi giderek artıyor. Bu videoda Thread'lerin değer döndermesini göreceğiz. pthread_join() ifadesinin nasıl kullanıldığını göreceksiniz. Her fonksiyon bir thread olarak düşünülecek.


4. Örnek : Diğer 3 örneğe göre en gelişmiş olan örnektir. Bu örnekte bir yapı kullanacağız. Kullanacağımız bu yapı sayesinde bir Thread'e (ipliğe) birden çok veri gönderebileceğiz ve oluşturacağımız her iki Thread, tek bir fonksiyonu kullanacaktır. Üstelik de ipliğimiz değer dönderen bir iplik olacaktır.