Многопоточность. Возможности и преимущества многопоточности. Способы реализации. Механизмы синхронизации. (Лекция 7) презентация

Лекция 7 Многопоточность

Содержание Возможности и преимущества многопоточности Способы реализации Механизмы синхронизации

Возможности и преимущества многопоточности Одновременное обслуживание нескольких клиентов в конфигурации клиент-сервер Реализация систем с активным участием пользователя в процессе вычислений (например, игры) Оптимизация скорости работы за счет распараллеливания работы с «медленными» периферийными устройствами Многопоточность не ускоряет систему

Приоритеты и типы потоков Приоритет потока определяет долю квантов времени, выделяемых ему.  потоки низкого приоритета все равно продолжают исполняться Потоки-демоны (daemon) – потоки специального назначения, чаще всего – обслуживающие Приложение исполняется, пока существует хотя бы один «не-daemon» поток

Поточная модель Java Поток – экземпляр класса Thread Методы класса Thread: public static Thread currentThread() – возвращает ссылку на поток из которого вызывается метод; final String getName() – получить имя потока; final void setName(String s) – задать имя потока; final int getPriority() – приоритет потока (+ setPriority(int n), MIN_PRIORITY = 1, MAX_PRIORITY = 10, NORM_PRIORITY = 5); final boolean isAlive() – позволяет выяснить исполняется поток или нет; final void join() throws InterruptedException – ожидание завершения потока; static void sleep(long n) throws InterruptedException – приостанавливает выполнение потока на n миллисекунд; void run() – определяет точку входа в поток; void start() – запускает поток, вызывая его метод run()

Поточная модель Java Конструкторы класса Thread: Thread(Runnable threadOb); Thread(Runnable threadOb, String name); … при запуске программы начинает выполняться главный поток, в котором уже могут порождаться дочерние. Главный поток создается автоматически. В идеале программа начинает выполняться с главного потока и завершается с завершением главного потока.

Как создать поток? Поток в Java – экземпляр класса Thread Реализуем класс-наследник Thread Переопределяем метод void run() Создаем экземпляр класса Вызываем метод… start() Виртуальная машина Java принимает решение о моменте запуска потока, производит его инициализацию и сама вызывает метод run()

Как создать поток? public class MyThread extends Thread { public void run() { // вычисления } // метод start() реализовывать нельзя! } MyThread t = new MyThread(); t.start();

Как создать поток? Наследование от Thread может привести к конфликту Реализуем интерфейс Runnable Создаем класс, реализующий интерфейс Runnable Реализуем метод void run() Создаем экземпляр класса Создаем экземпляр класса Thread, передавая в виде параметра ссылку на созданный экземпляр Runnable Вызываем метод start() у класса Thread

Как создать поток? public class MyThread implements Runnable { public void run() { // вычисления } } Runnable r = new MyThread(); Thread t = new Thread(r); t.start();

Методы управления потоком Изнутри static void sleep(int mseconds) – приостановка работы на указанное число миллисекунд static void yield() – приостановка работы и передача управления другим потокам (если они есть) Снаружи interrupt() – прерывание работы потока, у которого этот метод вызван. Порождает InterruptedException «внутрь» run()

Синхронизация При одновременной работе с общими переменными результат непредсказуем: Изменение переменной = чтение; вычисления; запись (т.е. делается в несколько этапов) Примеры: банковский счет, продажа билетов

Блокировка Блокировка устанавливается на объект Блокировка объекта может быть установлена только одним потоком Прочие действия с объектом остаются доступными Все другие потоки, попытавшиеся установить блокировку, ждут освобождения объекта При выполнении блокировки локальная память потока полностью синхронизируется с общей; при снятии – аналогично (в обратную сторону) Блокировка используется для обеспечения предсказуемости изменений объекта.

Модификатор synchronized Объявление synchronized-блока synchronized (object) { … } Устанавливается блокировка на object Объявление synchronized-метода public void synchronized process() { … } Устанавливается блокировка на весь объект, содержащий synchronized-метод

Deadlock Взаимная блокировка потоков После блокировки одного объекта поток пытается установить блокировку на второй; Второй поток установил блокировку второго объекта и пытается заблокировать первый; Оба потока находятся в режиме ожидания друг друга. В Java отсутствуют средства предотвращения или распознавания deadlock Также отсутствует проверка, заблокирован ли объект другим потоком Вопросы синхронизации должны внимательно решаться на этапе проектирования