Model wsp bie no ci w javie
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 44

Model współbieżności w Javie PowerPoint PPT Presentation


  • 80 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Model współbieżności w Javie. autor: Grzegorz Szuba. Współbieżność - a co to takiego?. Współbieżność to jednoczesne wykonywanie współpracujących i komunikujących się ze sobą wątków W komputerach jednoprocesorowych współbieżność jest emulowana, w danym momencie wykonywany jest tylko jeden wątek.

Download Presentation

Model współbieżności w Javie

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Model wsp bie no ci w javie

Model współbieżności w Javie

autor: Grzegorz Szuba


Wsp bie no a co to takiego

Współbieżność - a co to takiego?

  • Współbieżność to jednoczesne wykonywanie współpracujących i komunikujących się ze sobą wątków

  • W komputerach jednoprocesorowych współbieżność jest emulowana, w danym momencie wykonywany jest tylko jeden wątek


R nice mi dzy w tkiem a procesem

Różnice między wątkiem a procesem

  • Każdy wątek posiada własny wirtualny procesor

  • Wątki korzystają z tego samego egzemplarza kodu wykonywalnego

  • Wątki korzystają z tych samych danych


Jak stworzy nowy w tek

Jak stworzyć nowy wątek?

  • Dziedzicząc po klasie Thread

  • Implementując interfejs Runnable


Dziedziczenie po klasie thread

Dziedziczenie po klasie Thread

  • public class MyThread extends Thread {

  • public void run() {

    System.out.println(”Hello world”);

    }

  • Thread nowy = new MyThread();

    nowy.start();


Dziedziczenie po klasie thread1

Dziedziczenie po klasie Thread

  • Należy pamiętać, że w Javie można dziedziczyć tylko po jednej klasie

  • Jeśli potrzebujemy dziedziczyć po innej klasie, możemy zaimplementować interfejs Runnable


Implementacja interfejsu runnable

Implementacja interfejsu Runnable

  • public class myLabel extends Label implements Runnable {

  • public void run(){

    setText(”Hello world”);

    }

  • myLabel nowy = new MyLabel();

    Thread nowywatek = new Thread(nowy);

    nowywatek.start();


Stany w tk w

Stany wątków

  • nowy

  • uruchamialny

  • zablokowany

  • uśmiercony


Stany w tk w nowy

Stany wątków - nowy

  • Obiekt wątku już istnieje, ale jeszcze się nie wykonuje

  • Aby rozpocząć wykonywanie, należy wywołać funkcję start()

    public void start()

    throws IllegalThreadStateException

  • wyjątek zostanie rzucony, gdy na rzecz danego obiektu wywoływano już metodę start()


Stany w tk w uruchamialny

Stany wątków - uruchamialny

  • Wątek jest uruchomiony – wywołano już na jego rzecz metodę start() i jeśli właśnie nie działa, to tylko dlatego, że oczekuje na przydział zasobów


Stany w tk w zablokowany

Stany wątków - zablokowany

  • Do sterowania wykonywaniem wątków możemy użyć następujących instrukcji:

  • sleep()

  • wait()

  • notify(), notifyAll()

  • join()

  • yield()


Metoda sleep

Metoda sleep()

  • public static void sleep(long millis)

    throws InterruptedException

  • public static void sleep(long millis,int nans) throws InterruptedException

  • Nie jest zwalniana blokada obiektu

  • Wyjątek zostanie rzucony, gdy inny wątek wywoła metodę interrupt() na rzecz tego wątku


Metoda interrupt

Metoda interrupt()

  • public void interrupt()

  • Przerywa zawieszenie wątku metodami sleep, wait i join na rzecz którego jest wywołana

  • Przerwany wątek otrzyma wyjątek InterruptedException


Metoda join

Metoda join()

  • Wywołując metodę join() innego wątku, zawieszamy wątek aż do zakończenia wykonania wątku, którego metodę wywołaliśmy

  • Jeśli podamy argument czasowy, wątek będzie czekał tylko przez określony czas


Metoda join1

Metoda join()

  • public final void join()

    throws InterruptedException

  • public final void join(long millis)

    throws InterruptedException

  • public final void join(long millis, int nanos) throws InterruptedException

  • Wyjątek zostanie rzucony, gdy inny wątek wywoła metodę interrupt() na rzecz tego wątku


Metoda yield

Metoda yield()

  • public static void yield()

  • Przerywa wykonanie wątku aby umożliwić innym wątkom wykonywanie się

  • Dotyczy to tylko wątków o takim samym lub większym priorytecie

  • Wątek od razu znajduje się w stanie „uruchamialny” – w szczególności przy braku innych wątków może się natychmiast rozpocząć wykonywać


Metoda isalive

Metoda isAlive()

  • public final boolean isAlive()

  • Zwraca true jeśli wątek wykonuje swoje działanie, czyli czy wywołano już metodę start() a wątek jeszcze się nie zakończył, w przeciwnym przypadku zwraca false


Stany w tk w u miercony

Stany wątków - uśmiercony

  • Zakończenie wykonania wątku następuje, gdy:

  • metoda run() zakończy swoje działanie – jest to preferowana metoda

  • wywołamy metodę destroy() (ale : nie zwolnimy blokad obiektów)

  • wywołamy metodę stop() (niezalecana, ze względu na możliwość rzucenia nieobsługiwalnego wyjątku


Priorytety

Priorytety

  • Jest to mechanizm wskazywania, który wątek jest ważniejszy i powinien być częściej wykonywany

  • Nie mamy pewności co do kolejności wykonywania wątków

  • Problemy z odwzorowaniem priorytetów w różnych systemach operacyjnych


Priorytety1

Priorytety

  • public final void setPriority(int newPriority)

    - ustawia nowy priorytet dla wątku

  • public final int getPriority()

    - zwraca aktualną wartość priorytetu


Priorytety2

Priorytety

  • Stałe służące do określania wartości priorytetu :

  • public static final int MIN_PRIORITY

    - minimalna wartość priorytetu

  • public static final int NORM_PRIORITY

    - domyślna wartość priorytetu

  • public static final int MAX_PRIORITY

    - maksymalna wartość priorytetu


Model wsp bie no ci w javie

import java.lang.Thread;

publicclass NumberThread extends Thread {

int myNumber;

public NumberThread( int theNumber ) {

myNumber = theNumber;

}

publicvoid run() {

System.out.println("I'm "+ myNumber +

" in priority " + getPriority());

for(int i=0; i<25; i++)

System.out.println( "My Number Is " + myNumber + " in round : " + i);

}

}

publicclass ThreadDemo {

publicstaticvoid main( String [] args ) {

NumberThread t1 = new NumberThread(1);

NumberThread t2 = new NumberThread(2);

t2.setPriority(2);

t2.start();

t1.setPriority(1);

t1.start();

}

}


Model wsp bie no ci w javie

I'm 2 in priority 2

My Number Is 2 in round : 0

My Number Is 2 in round : 1

My Number Is 2 in round : 2

I'm 1 in priority 1

My Number Is 1 in round : 0

My Number Is 1 in round : 1

My Number Is 1 in round : 2

My Number Is 1 in round : 3

My Number Is 2 in round : 3

My Number Is 1 in round : 4

My Number Is 2 in round : 4

My Number Is 2 in round : 5

My Number Is 2 in round : 6

My Number Is 2 in round : 7

My Number Is 2 in round : 8

My Number Is 2 in round : 9

My Number Is 2 in round : 10

My Number Is 2 in round : 11

My Number Is 2 in round : 12

My Number Is 2 in round : 13

My Number Is 2 in round : 14

My Number Is 2 in round : 15

My Number Is 1 in round : 5

My Number Is 1 in round : 6

My Number Is 1 in round : 7

My Number Is 1 in round : 8

My Number Is 1 in round : 9

My Number Is 1 in round : 10

My Number Is 1 in round : 11

My Number Is 1 in round : 12

My Number Is 2 in round : 16

My Number Is 2 in round : 17

My Number Is 2 in round : 18

My Number Is 2 in round : 19

My Number Is 2 in round : 20

My Number Is 1 in round : 13

My Number Is 1 in round : 14

My Number Is 1 in round : 15

My Number Is 2 in round : 21

My Number Is 2 in round : 22

My Number Is 2 in round : 23

My Number Is 2 in round : 24

My Number Is 1 in round : 16

My Number Is 1 in round : 17

My Number Is 1 in round : 18

My Number Is 1 in round : 19

My Number Is 1 in round : 20

My Number Is 1 in round : 21

My Number Is 1 in round : 22

My Number Is 1 in round : 23

My Number Is 1 in round : 24


W tki strasz po nocach czyli demony

Wątki straszą po nocach, czyli Demony

  • Demony to specjalne rodzaje wątków

  • Ich celem jest działanie w ”tle”

  • Wirtualna maszyna kończy pracę, gdy zakończą się wszystkie wątki nie będące demonami


Demony

Demony

  • public final void setDaemon(boolean on)

    - aby wątek został demonem, należy wywołać tą metodę z parametrem ”true”

    - należy to zrobić przed wywołaniem na rzecz tego wątku metody start()

  • public final boolean isDaemon()

    - sprawdza, czy dany wątek jest demonem


Synchronizacja w tk w

Synchronizacja wątków

  • Aby lepiej zrozumieć czym jest synchronizacja, rozważmy program, którego zadaniem jest narysować linię wzdłuż przekątnej okna apletu


Model wsp bie no ci w javie

import java.applet.*;

import java.awt.*;

publicclass Master extends Applet implements Runnable{

Thread thread1, thread2;

int [] tablicax;

int [] tablicay;

Graphics gdc;

int wskaznik;

publicvoid init()

{

gdc = getGraphics();

thread1 = new Thread(this);

thread2 = new Thread(this);

thread1.start();

thread2.start();

tablicax = newint [100];

tablicay = newint [100];

}

publicvoid paint(Graphics gdc){

for(int i=0;i<=wskaznik;i++)

gdc.fillRect(tablicax[i], tablicay[i],1,1);

}

publicvoid run(){

for(int i=0;i<49;i++){

tablicax[wskaznik+1] = tablicax[wskaznik]+1;

System.out.print(

tablicax[wskaznik]+ " ");

wskaznik++;

System.out.print("-");

tablicay[wskaznik] =

tablicay[wskaznik-1]+1;

System.out.println(" " + tablicay[wskaznik-1] + " "+ wskaznik);

repaint();

}

}

}


Model wsp bie no ci w javie

  • A oto wynik działania naszego programu :


Synchronizacja

Synchronizacja

  • Aby uniknąć powyższej sytuacji, należy ograniczyć liczbę wątków mogących w danym momencie wykonywać pewien fragment kodu do jednego

  • W tym celu należy zsynchronizować krytyczny fragment kodu


Synchronizacja metody

Synchronizacja metody

  • public synchronized void Counter()

    { ... }

  • na czas wykonania metody synchronizowanej blokowana jest możliwość wywołania jakiejkolwiek innej metody synchronizowanej danego obiektu


Synchronizacja bloku instrukcji

Synchronizacja bloku instrukcji

  • synchronized (obiekt) blokInstrukcji

    - na czas wykonywania blokuInstukcji dostęp do obiektu będzie zablokowany

    - jeśli w momencie rozpoczęcia bloku instrukcji wyrażenie będzie już zablokowane, wątek się zawiesi w oczekiwaniu na odblokowanie


Synchronizacja1

Synchronizacja

Wywołanie :

  • wskaznikNaObiekt.metodaSynchr(arg, ...);

    jest równoważne wywołaniu:

  • synchronized(wskaznikNaObiekt) {

    wskaznikNaObiekt.metodaNieSyn(arg, ...);

    }


Zwalnianie blokady obiektu

Zwalnianie blokady obiektu

  • Blokada jest zawsze zwalniana na końcu synchronizowanego bloku, nawet gdyby w wyniku wyjątku, instrukcji break lub return sterowanie wątku zostało przeniesione poza synchronizowany blok

  • Ważne jest aby w celu zawieszenia pracy wątku używać metody wait() gdyż na czas zawieszenia zwalnia ona blokadę obiektu


Metoda wait

Metoda wait()

  • public final void wait()

    throws InterruptedException

  • public final void wait(long timeout)

    throws InterruptedException

  • public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException

  • Powoduje wstrzymanie pracy danego wątku aż zostanie wywołana metoda notify() lub notifyAll() lub upłynie czas podany jako argument


Metoda wait1

Metoda wait()

  • W przeciwieństwie do metody sleep() jest zwalniana blokada obiektu

  • Wyjątek zostanie rzucony, gdy inny wątek wywoła metodę interrupt() na rzecz tego wątku


Metody notify i notifyall

Metody notify() i notifyAll()

  • public final void notify()

  • public final void notifyAll()

  • Metoda notify() powoduje obudzenie jednego, natomiast metoda notifyAll() wszystkich wątków zatrzymanych metodą wait()


Metody wait notify notifyall

Metody wait(), notify(), notifyAll()

  • Metody wait(), notify, notifyAll() muszą znajdować się wewnątrz synchronizowanego bloku lub metody.

  • Jeśli zagnieździmy synchronizowane bloki lub metody, musimy pamiętać, że metody notify() i notifyAll() zwalniają blokadę tylko jednego obiektu, najbardziej wewnętrznego


Uups co nie wysz o czyli zakleszczenia

Uups, coś nie wyszło, czyli Zakleszczenia

  • Gdy piszemy program używając mechanizmów synchronizacji, możemy doprowadzić do sytuacji, gdy w zestawie współdziałających wątków każdy wątek jest zawieszony lub dobrowolnie wstrzymany i nie istnieje możliwość odwieszenia ani uwolnienia jakiegokolwiek wątku


Jak dochodzi do zakleszcze

Jak dochodzi do zakleszczeń

  • Do zakleszczeń dochodzi, gdy jeden wątek, po założeniu blokady na pewien obiekt, próbuje uzyskać dostęp do innego obiektu, który jest blokowany przez drugi wątek, który próbuje uzyskać dostęp do obiektu zablokowanego przez pierwszy wątek


Przyk ad zakleszczenia

Przykład zakleszczenia

  • Program monitoruje pracę dwóch osób

  • Każda osoba informuje o postępach swoich i konkurenta


Model wsp bie no ci w javie

publicclass Worker implements Runnable {

privatelong counter = 0;

String name;

Worker other;

Worker (String name){

this.name = name;

}

Worker setOther(Worker other){

this.other = other;

returnthis;

}

synchronizedvoid showStatus(){

Master.sendMessage(name + " " + counter + ", other: " + other.peep());

}

synchronizedlong peep(){

return counter;

}

publicvoid run() {

while(true) {

counter++;

showStatus();

}

}

}


Model wsp bie no ci w javie

import java.io.IOException;

publicclass Master {

static Worker tom, bob;

publicstaticvoid main(String[] args)

throws IOException {

tom = new Worker("Tom");

bob = new Worker("Bob");

new Thread(tom.setOther(bob)).start();

new Thread(bob.setOther(tom)).start();

System.in.read();

}

staticsynchronizedvoid sendMessage(String string){

System.out.println(string);

}

}


I wynik dzia ania programu

I wynik działania programu:

Tom 1, other: 0

Tom 2, other: 0

Tom 3, other: 0

Bob 1, other: 3

Bob 2, other: 3

Bob 3, other: 3

Bob 4, other: 3

Bob 5, other: 3

Bob 6, other: 3

Bob 7, other: 3

Bob 8, other: 3

Bob 9, other: 3

Tom 4, other: 10


Literatura

Literatura

  • Szkolenia firmy Sun na stronie https://learningcenter-sai.sun.com/

  • Dokumentacja API http://java.sun.com/j2se/1.4.2/docs/api/

  • http://www.google.pl

  • Bruce Eckel „Thinking in Java”

  • Jan Bielecki „Java od podstaw”


  • Login