🗊Презентация Расширенные возможности многопоточного программирования. Лекция 1

Лекция 1 Расширенные возможности многопоточного программирования

Высокоуровневые средства многопоточного программирования Объекты блокировки (Locks) Исполнители (Executors) Коллекции (Concurrent collections) Атомарные переменные (Atomic variables) С версии 1.5 Пакет java.util.concurrent

Reentrant lock public void lock() public boolean tryLock() public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException public void lockInterruptibly() throws InterruptedException public void unlock() public int getHoldCount() public boolean isHeldByCurrentThread()

public class Safelock { public class Safelock { static class Friend { private final String name; private final Lock lock = new ReentrantLock(); public Friend(String name) { this.name = name; } public String getName() { return this.name; } public boolean impendingBow(Friend bower) { Boolean myLock = false; Boolean yourLock = false; try { myLock = lock.tryLock(); yourLock = bower.lock.tryLock(); } finally { if (! (myLock && yourLock)) { if (myLock) { lock.unlock(); } if (yourLock) { bower.lock.unlock(); } } } return myLock && yourLock; }

public void bow(Friend bower) { public void bow(Friend bower) { if (impendingBow(bower)) { try { System.out.format("%s: %s has bowed to me!%n", this.name, bower.getName()); bower.bowBack(this); } finally { lock.unlock(); bower.lock.unlock(); } } else { System.out.format("%s: %s started to bow to me, but" + " saw that I was already bowing to him.%n", this.name, bower.getName()); } } public void bowBack(Friend bower) { System.out.format("%s: %s has bowed back to me!%n", this.name, bower.getName()); } }

static class BowLoop implements Runnable { private Friend bower; private Friend bowee; public BowLoop(Friend bower, Friend bowee) { this.bower = bower; this.bowee = bowee; } public void run() { Random random = new Random(); for (;;) { try { Thread.sleep(random.nextInt(10)); } catch (InterruptedException e) {} bowee.bow(bower); } } } public static void main(String[] args) { final Friend alphonse = new Friend("Alphonse"); final Friend gaston = new Friend("Gaston"); new Thread(new BowLoop(alphonse, gaston)).start(); new Thread(new BowLoop(gaston, alphonse)).start(); } }

Затвор CountDownLatch – класс, позволяющий потокам ожидать окончания операций, выполняемые другими потоками. Счетчик задается в конструкторе. countDown() – уменьшает счетчик на 1. await() – блокирует поток, пока счетчик не 0.

Барьер CyclicBarrier – барьер. Потоки «подходят» к барьеру и ожидают последнего (количество задается в конструкторе) await() – блокирует поток до наступления одного из событий: подошел последний поток Текущий поток был прерван Один из ожидающих у барьера потоков был прерван Один из ожидающий у барьера потоков закончил ожидать по таймауту Кто-то вызвал метод reset() у барьера

Семафор Semaphore позволяет ограничить доступ к ресурсу до нескольких потоков. Конструктор Semaphore(int permits) acquire() release() tryAcquire()

ReadWriteLock ReadWriteLock позволяет синхронизовать потоки, желающие получить доступ на чтение или на запись. Методы ReadWriteLock: Lock readLock() Lock writeLock() Механизм представлен в виде класса ReentrantReadWriteLock

Исполнители Интерфейс Executor new Thread(r)).start(); Заменяется на: e.execute(r); Интерфейс ExecutorService execute(Runnable r) и Future Submit(Callable c) Интерфейс ScheduledExecutorService Позволяет выполнять задачи с определенной задержкой

Runnable и Callable Runnable – выполяемая задача Callable<T> – выполняемая задача, имеющая результат. public class Factorial implements Callable<Long> { public Factorial(int n) { this.n = n; } public Long call() { int res = 1; for (int i = 1; i < n; i++) res *= n; return n; } }

Класс Future Метод Future<T> submit(Callable<T> c) интерфейса ExecutorService возвращает объект Future<T>. Методы Future: boolean isDone() V get() throws InterruptedException, ExecutionException V get(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) boolean isCancelled()

Пулы потоков Пулы потоков предназначены для параллельного выполнения задач Runnable и Callable. Класс Executors предоставляет: public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) public static ExecutorService newCachedThreadPool()

Интерфейс BlockingQueue boolean add(E e) boolean remove(Object o) boolean offer(E e) boolean offer(E e, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException void put(E e) throws InterruptedException E take() throws InterruptedException E poll(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException E element() E peek()

Сводка по методам

Коллекции Интерфейс BlockingQueue имеет реализации: ArrayBlockingQueue DelayQueue LinkedBlockingQueue PriorityBlockingQueue SynchronousQueue LinkedBlockingDeque

Атомарные операции Данный класс не приспособлен для использования из разных потоков class Counter { private int c = 0; public void increment() { c++; } public void decrement() { c--; } public int value() { return c; } }

Атомарные операции Атомарными операциями являются: Чтение и запись ссылок на объекты Чтение и запись значений переменных примитивных типов (за исключением long и double) Чтение и запись значение переменных любых типов, объявленных как volatile

Атомарные операции Объекты данного класса может использоваться из разных потоков, но не эффективно. class SynchronizedCounter { private int c = 0; public synchronized void increment() { c++; } public synchronized void decrement() { c--; } public synchronized int value() { return c; } }

Атомарные переменные class AtomicCounter { private AtomicInteger c = new AtomicInteger(0); public void increment() { c.incrementAndGet(); } public void decrement() { c.decrementAndGet(); } public int value() { return c.get(); } }

Классы атомарных переменных AtomicBoolean AtomicInteger AtomicLong AtomicReference AtomicIntegerArray AtomicLongArray AtomicReferenceArray

Методы классов атомарных переменных get() set(value) getAndSet(value) compareAndSet(expect, newValue) Для чисел: addAndGet(delta) getAndAdd(delta) getAndDecrement() getAndIncrement() incrementAndGet() decrementAndGet()