Что такое программирование сигналов?

«Программирование сигналов» - это термин, часто используемый для обозначения компьютерной программы, которая функционирует в основном в ответ на сигналы или события, генерируемые некоторым изменением состояния или вводом пользователя. Почти любая часть компьютерной системы, от периферийного устройства до самой операционной системы, может генерировать сигнал, который может быть захвачен приложением и затем обработан. Во многих формах программирование сигналов напоминает программирование на основе событий. Некоторые из наиболее распространенных применений для программирования сигналов - это графические пользовательские интерфейсы, которые реагируют на ввод пользователя, сетевые коммуникации и низкоуровневые программы, которые захватывают и обрабатывают определенные системные сигналы.

Сигнал в компьютерном программировании может быть определен как сообщение, событие или прерывание, в зависимости от его происхождения, архитектуры системы или даже предпочтения программиста. В более широком смысле это показатель того, что изменилось какое-то состояние или часть данных, и иногда это сопровождается дополнительной информацией о произошедшем изменении. Сигнал может генерироваться пользователем при нажатии клавиши, с аппаратного обеспечения, такого как монитор, когда происходит вертикальный возврат, или даже из операционной системы, когда что-то, например, сбой страницы, происходит во время выделения памяти.

Внутри приложения программирование сигналов может принимать несколько типов архитектур, но одной из наиболее распространенных является модель слушателя или наблюдателя. В этом методе часть определенного пользователем кода может быть каким-то образом передана обработчику сигналов, обычно в операционной системе, которая затем вызывает этот фрагмент кода для обработки любых сигналов, которые соответствуют поисковой функции. Тип сигнала, который может обрабатывать функция, часто определяется переменной, известной как маска сигнала, поэтому некоторые сигналы не передаются подпрограммам, не предназначенным для их обработки.

Второй тип программирования сигналов включает в себя программу, которая реализует очередь, которая принимает входящие сигналы. Эта очередь опрашивается в главном цикле выполнения программы, и программа реагирует, как только сигнал поступает в очередь. Каждый сигнал затем может быть логически отсортирован, обработан, проигнорирован или передан другому процессу.

Некоторые трудности могут возникнуть при программировании сигналов, когда используются параллельные процессы или многопоточные приложения. Осложнения могут возникнуть, если, например, два отдельных потока прослушивают сигналы, генерируемые двумя отдельными пользовательскими устройствами ввода или из двух сетевых сокетов. Если два пользователя одновременно пытаются внести изменения в некоторые данные, то данные программы могут выпасть из синхронизации и выглядеть по-разному для каждого пользователя. Использование линейной очереди или реализация методов синхронизации потоков может помочь предотвратить эту ситуацию.