Расширенные возможности многопоточного программирования. Лекция 1

Сентябрь 5, 2022

Главная
Алгебра
Расширенные возможности многопоточного программирования. Лекция 1

Содержание

2. Высокоуровневые средства многопоточного программирования Объекты блокировки (Locks) Исполнители (Executors) Коллекции (Concurrent collections) Атомарные переменные (Atomic variables)
3. Reentrant lock public void lock() public boolean tryLock() public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException
4. public class Safelock { static class Friend { private final String name; private final Lock lock
5. public void bow(Friend bower) { if (impendingBow(bower)) { try { System.out.format("%s: %s has bowed to me!%n",
6. static class BowLoop implements Runnable { private Friend bower; private Friend bowee; public BowLoop(Friend bower, Friend
7. Затвор CountDownLatch – класс, позволяющий потокам ожидать окончания операций, выполняемые другими потоками. Счетчик задается в конструкторе.
8. Барьер CyclicBarrier – барьер. Потоки «подходят» к барьеру и ожидают последнего (количество задается в конструкторе) await()
9. Семафор Semaphore позволяет ограничить доступ к ресурсу до нескольких потоков. Конструктор Semaphore(int permits) acquire() release() tryAcquire()
10. ReadWriteLock ReadWriteLock позволяет синхронизовать потоки, желающие получить доступ на чтение или на запись. Методы ReadWriteLock: Lock
11. Исполнители Интерфейс Executor new Thread(r)).start(); Заменяется на: e.execute(r); Интерфейс ExecutorService execute(Runnable r) и Future Submit(Callable c)
12. Runnable и Callable Runnable – выполяемая задача Callable – выполняемая задача, имеющая результат. public class Factorial
13. Класс Future Метод Future submit(Callable c) интерфейса ExecutorService возвращает объект Future . Методы Future: boolean isDone()
14. Пулы потоков Пулы потоков предназначены для параллельного выполнения задач Runnable и Callable. Класс Executors предоставляет: public
15. Интерфейс BlockingQueue boolean add(E e) boolean remove(Object o) boolean offer(E e) boolean offer(E(E e, long timeout,
16. Сводка по методам
17. Коллекции Интерфейс BlockingQueue имеет реализации: ArrayBlockingQueue DelayQueue LinkedBlockingQueue PriorityBlockingQueue SynchronousQueue LinkedBlockingDeque
18. Атомарные операции Данный класс не приспособлен для использования из разных потоков class Counter { private int
19. Атомарные операции Атомарными операциями являются: Чтение и запись ссылок на объекты Чтение и запись значений переменных
20. Атомарные операции Объекты данного класса может использоваться из разных потоков, но не эффективно. class SynchronizedCounter {
21. Атомарные переменные class AtomicCounter { private AtomicInteger c = new AtomicInteger(0); public void increment() { c.incrementAndGet();
22. Классы атомарных переменных AtomicBoolean AtomicInteger AtomicLong AtomicReference AtomicIntegerArray AtomicLongArray AtomicReferenceArray
24. Скачать презентацию

Слайд 2

Высокоуровневые средства многопоточного программирования
Объекты блокировки (Locks)
Исполнители (Executors)
Коллекции (Concurrent collections)
Атомарные переменные (Atomic

variables)
С версии 1.5
Пакет java.util.concurrent

Слайд 3

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()

Слайд 4

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;
}

Слайд 5

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());
}
}

Слайд 6

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();
}
}

Слайд 7

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.

Слайд 8

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

Слайд 9

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

Слайд 10

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

Слайд 11

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

r – объект класса, имплементирующий Runnable

Слайд 12

Runnable и Callable
Runnable – выполяемая задача
Callable – выполняемая задача, имеющая результат.
public

class Factorial implements Callable {
public Factorial(int n) {
this.n = n;
}
public Long call() {
int res = 1;
for (int i = 1; i < n; i++)
res *= n;
return n;
}
}

Слайд 13

Класс Future
Метод Future submit(Callable c) интерфейса ExecutorService возвращает объект Future.
Методы Future:
boolean

isDone()
V get() throws InterruptedException() throws InterruptedException, ExecutionException
V get(long timeout, TimeUnit(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning)
boolean isCancelled()

Слайд 14

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()

Слайд 15

Интерфейс BlockingQueue
boolean add(E e)
boolean remove(Object o)
boolean offer(E e)
boolean offer(E(E e, long timeout, TimeUnit(E e,

long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException
void put(E(E e) throws InterruptedException
E take() throws InterruptedException
E poll(long timeout, TimeUnit(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException
E element()
E peek()

Слайд 16

Сводка по методам

Слайд 17

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

Слайд 18

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;
}
}

Атомарное действие – действие, которое происходит за один раз. Оно либо производится полностью, либо не производится вообще. Результат атомарной операции становится виден только после ее завершения.

Слайд 19

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

Слайд 20

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;
}
}

Слайд 21

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();
}
}

Слайд 22

Расширенные возможности многопоточного программирования. Лекция 1

Содержание

Высокоуровневые средства многопоточного программированияОбъекты блокировки (Locks)Исполнители (Executors)Коллекции (Concurrent collections)Атомарные переменные (Atomic

Reentrant lockpublic void lock() public boolean tryLock() public boolean tryLock(long timeout, TimeUnit unit)

public class Safelock { static class Friend { private final String

public void bow(Friend bower) { if (impendingBow(bower)) { try {

static class BowLoop implements Runnable { private Friend bower; private

ЗатворCountDownLatch – класс, позволяющий потокам ожидать окончания операций, выполняемые другими потоками.

БарьерCyclicBarrier – барьер. Потоки «подходят» к барьеру и ожидают последнего (количество

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

ReadWriteLockReadWriteLock позволяет синхронизовать потоки, желающие получить доступ на чтение или на

ИсполнителиИнтерфейс Executornew Thread(r)).start(); Заменяется на:e.execute(r); Интерфейс ExecutorServiceexecute(Runnable r) и Future Submit(Callable

Runnable и CallableRunnable – выполяемая задачаCallable – выполняемая задача, имеющая результат.public

Класс FutureМетод Future submit(Callable c) интерфейса ExecutorService возвращает объект Future.Методы Future:boolean

Пулы потоковПулы потоков предназначены для параллельного выполнения задач Runnable и Callable.Класс

Интерфейс BlockingQueueboolean add(E e) boolean remove(Object o) boolean offer(E e) boolean offer(E(E e, long timeout, TimeUnit(E e,