JAVA-ТЕХНОЛОГИЯ

Потоки (threads) и многопоточное программирование (multi-threading)

Поток (thread) – параллельно выполняемая ветвь (нить) программы

Поток реализуется посредством облегченного процесса (lightweight process) . Облегченный процесс, в отличие от обычного, исполняется в одном и том же пространстве виртуальной памяти с создавшим его процессом; при создании облегченного процесса создается только новый стек для исполнения его процедур:

lightweight process <-> stack

В 1979 г. в многопроцессорных комплексах (МВК) “Эльбрус” уже были реализованы облегченные процессы и семафоры

Впервые multi-threading было реализовано в UNIX в конце 80-х гг., затем в 90-х гг. – в Windows NT и Windows 9.x

Java – первый из широко известных языков, имеющий поддержку multi-threading на уровне языка и базового API (core API)

Вслед за Java, потоки были реализованы и в .NET / C#

(C)В.О. Сафонов.

2013

История развития методов синхронизации процессов (продолжение)

1974: C.A.R.Hoare ”Monitors – an operating systems structuring concept”

Монитор – многовходовый модуль M, состоящий из процедур P1, … PN, доступ к каждой из которых монополен : в любой момент времени не более чем один из параллельных процессов может вызвать процедуру M.P; другой параллельный процесс, вызвавший M.P, блокируется до момента завершения M.P в первом из процессов.

- Доступ к общему ресурсу – вызов M.P; критический

участок – тело процедуры M.P

(C) В.О. Сафонов. 2013

Класс Thread: поля (атрибуты)

Приоритет потока. Определяет очередность выполнения.

-Может изменяться от MIN_PRIORITY до MAX_PRIORITY.

-По умолчанию устанавливается равным NORM_PRIORITY.

-В JDK 1.6:

Thread.MIN_PRIORITY = 1

Thread.MAX_PRIORITY = 10

Thread.NORM.PRIORITY = 5

-Узнать приоритет потока: t.getPriority(); например:

Thread.currentThread().getPriority() – приоритет текущего потока

-Установить приоритет потока: t.setPriority(newPriority);

Имя потока: t.getName()

t.setName(“NewName”) – задание имени Имя начального потока – “main”: Thread.currentThread().getName().equals(“main”) == true

(C) В.О. Сафонов. 2013

Класс Thread: методы

Создание потока; при создании поток не запускается public class MyThread extends Thread { ...

public void run()

{ … /* тело потока; вызывается методом start() */ }

}

MyThread t = new MyThread(”green”);

При создании потока возможно также указание группы потоков или объекта, реализующего Runnable (из него берется run() )

:

public class MyRunnable implements Runnable {

public void run() { … /* тело потока */ } } ; // MyRunnable MyThread t = new MyThread(new MyRunnable(), ”yellow”);

Запуск потока:

t.start(); // вызывается метод t.run()

При создании потока копируются все общие переменные, и поток работает с их копиями в своей памяти . Поля, специфицированные как volatile, берутся при каждом обращении из глобального контекста потока

(C)В.О. Сафонов.

2013

Синхронизация потоков по ресурсам

Пусть объект obj (доступный параллельным потокам)

– критический ресурс. Тогда:

-С объектом obj связывается монитор для синхронизации обращений потоков к данному объекту;

-Вызов монитора, связанного с объектом obj: synchronized(obj) S; // S – операция над объектом obj

Обеспечивает монопольность и атомарность операции S над объектом obj;

- Операция S может быть реализована в виде synchronized-метода:

public class C { … public synchronized void S() { … } … }

… obj = new C(); … obj.S(); // вызов операции S в виде

метода

(C) В.О. Сафонов. 2013

Синхронизация потоков по событиям

Ожидание потоком наступления события: public synchronized void doOnEvent() {

try {

while (!eventCondition) { wait();

}

} // блокировка

catch (InterruptedException e) {System.out.println(”Interrupted”); } actionsOnEvent();

}

Нотификация ждущего потока (потоков) о наступлении события public synchronized void notifyOnEvent() {

eventCondition = true;

notifyAll(); // разблокировка всех ждущих потоков

//другой вариант: notify(); ”будит” только один ждущий поток

}

(C) В.О. Сафонов. 2013