Turinys. Java gijų naudojimo ypatybės. Motyvacija. Gijos. Vienos gijos programa. Daugelio gijų programa

Size: px

Start display at page:

Download "Turinys. Java gijų naudojimo ypatybės. Motyvacija. Gijos. Vienos gijos programa. Daugelio gijų programa"

Rhoda Andrews
5 years ago
Views:

reikalingos tam, kad išreikšti lygiagretumą vieno proceso rėmuose Pavyzdžiai: Naršyklė geba vienu metu siųsti ir vaizduoti kelis puslapio elementus UI programa, galinti reaguoti į vartotojo veiksmus

1 Turinys Java gijų naudojimo ypatybės R.Vaicekauskas. Lygiagretūs ir išskirstyti skaičiavimai, 2006 Motyvacija Sukūrimas Valdymas Sinchronizacija Susijusios klasės Geros gijų naudojimo praktikos Concurrent biblioteka 1 2 Motyvacija Gijos Gijos reikalingos tam, kad išreikšti lygiagretumą vieno proceso rėmuose Pavyzdžiai: Naršyklė geba vienu metu siųsti ir vaizduoti kelis puslapio elementus UI programa, galinti reaguoti į vartotojo veiksmus vykdant foninę veiką Apsaugos sistema, aptarnaujanti daug asinchroninių daviklių. 3 Tai lengvi lygiagretūs procesai programos viduje Tai nuoseklaus vykdymo / valdymo srautai proceso rėmuose, turintys Nuosavą steką (lokalius kintamuosius) Komandų skaitliuką tačiau naudojantys globalią atmintį bei kitus programos resursus 4 Vienos gijos programa Daugelio gijų programa 5 6 1

Java ir gijos Java ne vienintelė daugiagijė program. sistema, tačiau išskirtinė. Gijų priemonės: kalbinės: volatile, synchronized klasės:thread, Runnable InterruptedException, Object ir kt.

2 Java ir gijos Java ne vienintelė daugiagijė program. sistema, tačiau išskirtinė. Gijų priemonės: kalbinės: volatile, synchronized klasės:thread, Runnable InterruptedException, Object ir kt. Bibliotekos: (pvz., java.util.concurrent) Vykdomoji (Runtime) aplinka Javos gijos sukūrimas ir paleidimas Visuomet yra main() gija (ir kt. foninės) Sukonstruojamas Thread objektas (gijos paleidimui ir valdymui) Kviečiamas gijos metodas start() Paleidžiama gija (kaip lyg. mini-procesas) Kuriame vykdomas metodas run() Gija baigia darbą, kai grįžtama iš run() 7 8 Sukūrimo kodas Gijos gyvavimo ciklas Kodą kuris bus vykdomas gijoje apibrėžiame: Užklodami metodą run() išvestinėje iš Thread klasėje Arba realizuodami metodą run() Runnable interfeiso išvestyje. Paprastai išvestinis Thread objektas saugo papildomą informaciją, panaudojamą gijos vykdymo metu 9 10 Gijos valdymas Vykdomas klasės Thread metodais. Paprastai statiniai Thread metodaiįtakoja vykdomąją giją static Thread currentthread() vykdomosios gijos objektas Prioritetai MAX_PRIORITY, MIN_PRIORITY, NORM_PRIORITY int getpriority() void setpriority(int newpriority) static void yield() vykdymo iniciatyvos perdavimas kt. gijai Pastaba: programos teisingas funkcionavimas neturi remtis prioritetais

3 (Pri)stabdymas / pratęsimas static void sleep(long millis) void suspend() (Deprecated!) void resume() (Deprecated!) void stop () (Deprecated!) void destroy() (Deprecated!) Kodėl nevartotini? suspend gijos darbo pristabdymas monitoriaus viduje sukelia aklavietės pavojų stop gijos sustabdymas iššaukiant nekontroliuojamą ThreadDead išimtį įgalina eksponuoti neužbaigtą objekto būsenos atnaujinimo tranzakciją destroy gijos sunaikinimas niekada taip ir nebuvo realizuotas Gijos darbo užbaigimas požymiu class X extends Thread { volatile boolean finish = false; //... public void run(){ while (! finish ) { // Do something }}} void interrupt() Gijos pažadinimas pažadina miegančią giją, iššaukdama užmigdytai gijai InterruptedException ar nustatydama pažadinimo požymį; static boolean interrupted(), boolean isinterrupted() patikrina, ar gija nebuvo pažadinta (pastaba: statinis metodas pašalina pažadinimo būseną) Ar gija vykdoma? boolean isalive() ar gija vykdoma void join([long millis[, int nanos]]) laukti iki (kita) gija baigs darbą Thread[] threads; // Initialize for (int i = 0; i < threads.length; i++) //... threads[i].join(); 17 Gijų sinchronizacija Įgalina vykdyti gijas nustatytu eiliškumu, (pavyzdžiui, gija B vykdys tam tikrą duomenų apdorojimo bloką, tik po to, kai gija A paruoš duomenis) Įgalina lygiagretaus (concurrent) atminties duomenų skaitymo / modifikavimo operacijų korektišką veikimą užtikrina objektų neprieštaringą būseną. 18 3

4 Java atminties modelis Skaitymo/rašymo operacijos su nuorodos ir primityvių tipų laukais, išskyrus double ir long, yra atomarinės. Skirtingos gijos gali naudoti lokalias objekto laukų kopijas - suderinamumo problema. volatile laukas užtikrina atomariškumą ir atnaujinimų eiliškumą bei sinchronizuotumą (kaip ir synchronized konstrukcija). 19 Nesinchr. atnaujinimų išdava class Test { static int i = 0, j = 0; static void one() { i++; j++; } static void two() { System.out.println("i=" + i + " j=" + j); } } Vykdant dviejų gijų pakartotinius kreipinius one(), two(), įmanoma išvesti reikšmes j > i 20 Monitoriai Sinchron. metodo pavyzdys Kiekvienas java objektas aprūpintas monitoriaus užraktu. Kviečiant objekto sinchronizuotą (monitoriumi apsaugotą) metodą, tik viena gija gali būti užrakto savininku ir vykdyti metodo kūną Kitos gijos laukia (pristabdytos) monitoriaus išorėje Pavidalas: synchronized metodas (parametrai) {...} synchronized (objektas) {sakiniai} 21 class Account { int amount; synchronized void deposit(int x){ // ---- Begin serial int newamount = this.amount; newamount += x; this.amount = newamount; // ---- End serial }} 22 Pastabos (1) Pastabos (2) Monitoriaus viduje operuojama sinchronizuotomis su objekto globaliąja atmintimi laukų reikšmėmis. Sinchron. metodas atskiras sinchronizuoto sakinio synchronized(object) {} atvejis Statinis sinchronizuotas metodas taikomas klasės objektui Leistini gijosįdėtieji kreipiniai į tą patį monitorių (t.y., jie nesiblokuoja) Nėra draudžiama tam pačiam objektui apibrėžti sinchron. ir nesinchronizuotus metodus Sinchroniz. metodus išvestinėje klasėje galima užkloti nesinchronizuotais (ir tuo pažeisti bazinės klasės kontraktą) Gija, kuri blokuojasi, įeidama į monitorių, turimų monitorių neatlaisvina aklavietės galimybė. Java neturi priemonių, leidžiančių aptikti, išvengti ar atstatyti aklaviečių situacijas

Įvykiai:Object.wait()/notify() šeima Įvykio laukimas: object.wait() / object.wait(millis) Pranešimas apie įvykį: object.notify() / object.notifyall() // Thread2: condition = true; object.

5 Įvykiai:Object.wait()/notify() šeima Įvykio laukimas: object.wait() / object.wait(millis) Pranešimas apie įvykį: object.notify() / object.notifyall() // Thread2: condition = true; object.notifyall(); // > // Thread1: while(!condition){ object.wait(); } // public class Future { /** PAVYZDYS */ Object value; public Future() {value = this;} /** Wait until value will be set */ synchronized Object getvalue() { while (this == value) { try { wait(); } catch (Exception exc) {} } return value; } /** Set value and inform all waiters */ synchronized void setvalue(object value) { this.value = value; notifyall(); }} 26 Įvykiai: pastabos Laukti įvykio ir pranešti apie įvykį galima tik esant objekto monitoriaus savininku Gija, vykdanti wait() operaciją, atlaisvina paskutiniojo monitoriaus užraktą, išsaugodama visus kitus užraktus. Rekomenduojama įvykio laukimą wait() realizuoti cikle, kadangi, įvykus įvykiui, kita (konkuruojanti) gija gali tapti užrakto savininku bei pakeisti sąlygą, apie kurią buvo norima pranešti. 27 Kitos klasės ThreadGroup įgalina grupines operacijas su gijomis Timer iai palengvina panaudojima UI SwingUtilities.invoke[Later](Runnable) užtikrina foninės gijos ir SWING o UI gijų sąveikas util.concurrent klasės 28 Geros gijų naudojimo praktikos Saugumas Objekto būsenos keitimo vengimas, pvz., naudojant konstantinius objektus ar bekonteksčius metodus. Visiškai sinchronizuotų klasių metodų naudojimas. Įmanoma dalinė sinchronizacija, atlaisvinant užraktą, kai objekto būsena jau pakeista Valdoma vidinių objektų priklausomybė, realizuojant priimti / atiduoti / apsikeisti operacijas: vienas objektas viena ji matanti gija

6 Vykdomumas Pasiekiamas protingai susilpninant objektų apsaugą. Leidžia užtikrinti efektyvesnį progr. veikimą ar išvengti aklavietės pavidalo situacijų. G.b. įgyvendinamas leidžiant nesinchronizuotą volatile laukų skaitymą; pergrupuojant klases ir objektus (pvz., apjungiant kelis laukus į vieną objektą, kuris keičiamas atomariškai); Tinkamų taktikų panaudojimas (kviečiant metodą, esant netinkamai objekto būsenai) Ignoravimas (inaction) Atsisakymas (balking) Sąlyginis laukimas (guarded suspension) Išankstinis vykdymas (provisional action) Atstatymas (rollback) Pakartojimas (retry) Biblioteka util.concurrent Pateikia: smulkiagrūdes gijų vykdomumo (scheduling ), sinchronizacijos bei komunikacijos priemones. Apžvalga: Doug Lea Overview of the util. concurrent package Žr.: Pabaiga

Gijos. Gijų modelis Javoje. R.Vaicekauskas, OP, 2017

Gijos. Gijų modelis Javoje. R.Vaicekauskas, OP, 2017 Gijos Gijų modelis Javoje R.Vaicekauskas, OP, 2017 1 Turinys Motyvacija Sukūrimas Valdymas Sinchronizacija Susijusios klasės 2 Motyvacija Gijos reikalingos tam, kad išreikšti lygiagretumą vieno proceso