Process, Thread, I/O-Bound

Saat kita mulai menjalankan sebuah aplikasi, sebenarnya sistem operasi akan membuat sebuah proses, kemudian melampirkan sebuah thread padanya, dan setelah itu mulai menjalankan thread tersebut. Semua aktivitas tersebut akan bergantung pada perangkat yang digunakan, terutama perangkat perangkat input dan output (I/O).

Untuk bisa memahami dan juga menerapkan concurrency dengan benar, developer perlu mempelajari beberapa konsep dasar seperti Process, Thread dan I/O bound. Ketiga konsep tersebut saling berhubungan. Oleh karena itu, kita akan mencoba mengulas semua konsep tersebut.

Process

Sebuah proses (process) merupakan bagian dari aplikasi yang sedang dijalankan. Setiap kali aplikasi dijalankan, maka saat itu juga proses dijalankan. Tergantung pada sistem operasi yang digunakan, suatu proses dapat terdiri dari beberapa thread yang menjalankan instruksi secara bersamaan.

Proses sering dianggap identik dengan program atau aplikasi. Namun, sebenarnya sebuah aplikasi adalah serangkaian proses yang saling bekerja sama.

Untuk memfasilitasi komunikasi antar proses, sebagian besar sistem operasi mendukung sumber daya Inter Process Communication (IPC), seperti pipes dan soket.

Biasanya sistem operasi modern sudah mendukung IPC. IPC digunakan tidak hanya untuk komunikasi antar proses pada sistem yang sama, melainkan juga untuk proses pada sistem yang berbeda.

Kita pasti mengenal dengan sebuah konsep yang bernama multitasking atau melakukan banyak tugas secara bersamaan.

Saat multitasking, sebenarnya sistem operasi hanya beralih di antara berbagai proses dengan sangat cepat untuk memberikan kesan bahwa proses ini sedang dijalankan secara bersamaan. Sebaliknya, multiprocessing adalah metode untuk menggunakan lebih dari satu CPU dalam menjalankan tugas.

Dalam concurrency dan parallelism, multiprocessing mengacu pada pelaksanaan berbagai proses bersamaan dalam suatu sistem operasi, di mana setiap proses dieksekusi pada CPU terpisah. Oleh karena itu, multiprocessing merupakan tantangan tersendiri bagi developer dalam mengembangkan sebuah aplikasi.

Thread

Thread biasa dikenal dengan proses yang ringan. Membuat thread baru membutuhkan lebih sedikit sumber daya daripada membuat proses baru. Sebuah thread mencakup serangkaian instruksi untuk dijalankan oleh prosesor.

Sehingga suatu proses akan memiliki setidaknya satu thread, yang dibuat untuk mengeksekusi fungsi utama dari sebuah aplikasi. Secara umum, thread tersebut disebut dengan main thread, dan life cycle dari sebuah proses akan terikat padanya.

Lebih dari satu thread dapat diimplementasikan dalam proses yang sama, dan dapat dieksekusi secara bersamaan.

Perbedaan utama antara proses dan thread adalah bahwa thread biasanya merupakan komponen dari suatu proses. Selain itu, thread biasanya memungkinkan untuk berbagi sumber daya seperti memori dan data. Dimana 2 (dua) hal tersebut jarang dilakukan oleh sebuah proses.

Setiap thread dapat mengakses dan memodifikasi sumber daya yang terkandung dalam proses yang dilampirkan, tetapi juga memiliki penyimpanan lokal sendiri, yang biasa disebut dengan thread-local storage.

Hanya satu dari instruksi dalam sebuah thread yang dapat dijalankan pada waktu tertentu. Jadi, jika sebuah thread terblokir, instruksi lain dalam thread yang sama tidak akan dijalankan sampai pemblokiran tersebut berakhir.

Namun demikian, banyak thread dapat dibuat untuk proses yang sama, dan mereka dapat berkomunikasi satu sama lain. Jadi diharapkan aplikasi tidak akan pernah memblokir thread yang dapat mempengaruhi pengalaman pengguna secara negatif.

Selain main thread, terdapat juga thread lain yang dikenal dengan UI thread. Thread ini berfungsi untuk memperbarui user interface (antarmuka) dan juga merespon aksi yang diberikan pada aplikasi.

Jika thread ini diblokir, maka semua tugasnya akan terhalangi. Oleh karena itu, jangan sampai kita memblokir UI thread agar aplikasi tetap berjalan dengan semestinya.

I/O-Bound

Bottlenecks atau kemacetan adalah suatu hal yang penting untuk ditangani demi mengoptimalkan kinerja aplikasi.

Bayangkan saja ketika Anda menggunakan sebuah aplikasi dan terjadi bottleneck di dalamnya, kesal sendiri kan? Perangkat input dan output biasanya sering mempengaruhi sebuah aplikasi mengalami bottlenecks.

Sebagai contoh, memori yang terbatas, kecepatan prosesor, dsb. Lalu bagaimanakah cara untuk mengatasinya?

I/O-bound merupakan sebuah algoritma yang bergantung pada perangkat input atau output. Waktu untuk mengeksekusi sebuah I/O-bound tergantung pada kecepatan perangkat yang digunakan.

Sebagai contoh, suatu algoritma untuk membaca dan menulis sebuah dokumen. Ini adalah operasi I/O yang akan tergantung pada kecepatan di mana berkas tersebut dapat diakses. Berkas yang disimpan pada SSD akan lebih cepat diakses dibandingkan berkas yang disimpan pada HDD.

Algoritma I/O-bound akan selalu menunggu sesuatu yang lain. Penantian terus-menerus ini memungkinkan perangkat yang hanya memiliki satu core untuk menggunakan prosesor demi tugas-tugas bermanfaat lainnya sambil menunggu.

Jadi algoritma concurrent yang terikat dengan I/O akan melakukan hal yang sama, terlepas dari eksekusi yang terjadi -apakah paralel atau dalam satu core?

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, sangat penting untuk tidak memblokir UI thread dalam sebuah aplikasi. Oleh karena itu, saran kami terapkanlah concurrency jika aplikasi yang Anda kembangkan punya ketergantungan dengan perangkat I/O