Avaliação de concorrência e sincronização de diferentes linguagens de programação populares

• Main Author: Pereira, Felipe Zorzo
• Publication Date: 2021
• Format: Bachelor thesis
• Language: eng
• Source: Repositório Institucional da UFRGS
• Download full: http://hdl.handle.net/10183/223221
• topic: Linguagens de programação; Sincronizacao; Paralelismo; Threads; Concorrência; C++; Go; Java; Kotlin; Scala; Goroutines; Coroutines; Mutex; Speedup

Concorrência é um conceito essencial para a escrita de programas reativos, rápidos e interativos. Atualmente, entretanto, existe uma grande quantidade de linguagens de programação que oferecem mecanismos de concorrência. A partir daí surge o objetivo desse trabalho: realizar uma avaliação sistemática de mecanismos de concorrência e sincronização de algumas das mais populares linguagens de programação de propósito geral, a fim de ajudar programadores a fazerem decisões informadas sobre quais linguagens melhor se adequam às suas necessidades de concorrência. As linguagens analisadas nesse trabalho são C++, Go, Java, Kotlin e Scala. A avaliação delas é feita com base em dados obtidos sobre as métricas de overhead da concorrência e da sincronização, speedup e justiça. Tais dados foram coletados por meio da execução de programas implementados usando as linguagens e os seus mecanismos. Para analisar os overheads simplesmente se comparou o desempenho de laços vazios e de laços que criam tarefas concorrentes ou entram e saem de seções críticas; para o speedup implementou-se a multiplicação de matrizes; por fim, para a justiça foi utilizado o problema dos filósofos. Os programas foram executados em duas máquinas com processadores e sistemas operacionais distintos, a fim de confirmar que as conclusões obtidas não são dependentes da plataforma utilizada. Os resultados demonstram que as linguagens com menos overhead de concorrência foram Go e Kotlin, com Scala ficando muito atrás das demais linguagens. Os overheads de sincronização de todas as linguagens são extremamente baixos, sendo aceitáveis para a grande maioria das aplicações; apesar disso, Scala ficou bem atrás das demais linguagens. Quanto ao speedup, considera-se que as threads de Java obtiveram os resultados mais constantes ao longo dos experimentos nas duas máquinas. Os experimentos para avaliar a justiça das linguagens obtiveram resultados bem esparsos, sendo difícil escolher uma linguagem como sendo a melhor. Entretanto, Java, assim como as linguagens baseadas em Java (Scala e Kotlin), se destacaram. Por fim, conclui-se que Java e Kotlin foram as linguagens com os melhores resultados gerais. Se o maior objetivo da concorrência é proporcionar speedup, recomenda-se Java; se, por outro lado, o programa exige a criação de dezenas ou centenas de milhares de tarefas concorrentes, recomenda-se Kotlin.