Тема 11 Потоки (threads)

Базові поняття Потоки (threads) - підтримка багатопоточності на рівні самої мови. В одній програмі можна запустити декілька потоків, які будуть працювати паралельно.

Деякі застосування Чутливі графічні застосування: в одному потоці виконується анімація та інші операції, а в іншому – кнопка для зупинки та інші елементи керування. Сокети.

Потоки: основи Кожний потік є екземпляром класу Thread. Функціональність потоку визначається методом run(). Потік завершується, коли завершується виконання коду цього методу (або виникає неперехоплене виключення). Запуск потоку здійснюється методом start().

Організація потоків: два способи створення екземпляру класу, похідного від класу Thread; реалізація інтерфейсу Runnable; досить типовим є використання анонімних класів.

Приклад запуску потоку Thread t = new Thread (new Runnable(){ public void run() { for (int i=0;i

Більш простий запуск (якщо достатньо анонімного потоку) new Thread () public void run() { for (int i=0;i

Клас, похідний від Thread Основна функціональність потоку визначається в методі run(). Щоб запустити потік, потрібно викликати метод start(), який викликає run(). Самого лише створення екземпляру недостатньо для запуску потоку. Якщо просто викликати run() - потік не запускається. Часто start() викликається в конструкторі, і тоді потік запускається при створенні екземпляра.

Реалізація інтерфейсу Runnable Наприклад, якщо клас уже є підкласом деякого іншого класу. Функціональність визначається методом run(). Типова схема запуску потоку: створюється екземпляр класу Thread, конструктору якого передається вказівник на екземпляр нашого класу. Далі викликається start(). Знову-ж таки - часто в конструкторі, і тоді: Thread tr = new Thread(this); tr.start(); Досить типово – як анонімний клас.

Приклад програми з кількома потоками Програма demopotok в каталозі threads. Створюються три потоки; вони реалізують той самий код, але роблять різні затримки, і тому працюють з різними швидкостями. Кожний потік видає повідомлення про поточні значення змінних. Кожний потік зупиняється після заданої кількості проходів.

Коментарі: функціональність потоку public void run() { while (Passes

Коментарі: конструктор public potok(int Delay) { this.Delay=Delay; this.start(); Number++; Nomer=Number; System.out.println("Thread number "+Nomer+ " started"); }

Коментарі: початкова ініціалізація static int MaxPasses; static {System.out.println("Enter amounts of passes"); try {BufferedReader br=new BufferedReader( new InputStreamReader (System.in)); MaxPasses = Integer.parseInt(br.readLine()); } catch (Exception e) {System.exit(1);} } static int Number=0; static int TotalPasses=0; int Nomer=0; int Passes=0; int Delay;

Коментарі: запуск потоків potok tr1=new potok(1000); potok tr2=new potok(2000); potok tr3=new potok(5000);

Використання змінних Кожний потік отримує власні копії локальних змінних та полів екземпляра, але статичні поля спільно використовуються всіма потоками

Пріоритети потоків Потоки можуть виконуватися з різними пріоритетами. Константи класу Thread: MIN_PRIORITY=1; NORM_PRIORITY=5; MAX_PRIORITY=10 Пріоритет може бути встановлений методом setPriority, хоча ручне управління пріоритетами не дуже рекомендується.

Зупинка потоку Є метод для явної зупинки, але ним користуватися не рекомендується. Краще - цикл, в якому задати умову завершення потоку.

Метод interrupt Запит на переривання потоку. Встановлює в потоці статус переривання. Не є примусовим перериванням! Потік має сам вирішити, як обробляти цей запит!

Приклад застосування interrupt Thread t = new MyThread(); t.start(); t.interrupt(); try { t.join(); } catch (InterruptedException ir) { System.out.println("InterruptedException happened"); }

1-й варіант потоку: interrupt не працює class MyThread extends Thread public void run() { boolean b=true; while (b) { if (isInterrupted()) System.out.println("Request for interruption received"); System.out.println("I am still working!"); } System.out.println("Thread finished"); }

2-й варіант: потік зупиняється public void run() { boolean b=true; while (b) { if (isInterrupted()) { System.out.println("Request for interruption received"); b=false; } System.out.println("I am still working!"); } System.out.println("Thread finished"); }

Затримка потоку Метод sleep(). Або викликається для конкретного потоку, або Thread.sleep(мс);

Метод join Дозволяє дочекатися завершення іншого потоку. Наприклад, якщо потік tr1 робить виклик tr2.join(), то він призупиняється і чекає, поки tr2 не завершить роботу.

Стани потоків New – створений, але не запущений. Runnable – запущений методом start. Dead – зупинений. Block – заблокований. Переходить до заблокованого стану після методу sleep або wait, або якщо він чекає завершення операції введення-виведення, або якщо він чекає завершення синхронізованого методу.

Метод yield Передає управління іншому потоку з тим же пріоритетом.

Синхронізація потоків Проблема полягає в тому, що часто потрібно заборонити одночасний доступ різних потоків до певних обєктів або одночасний виклик певних методів. Основні методи синхронізації – за ресурсами та за подіями.

Синхронізація за ресурсами Ключове слово synchronized - у формі оператора та у формі модифікатора.

Оператор synchronized synchronized (expression) { statements } Вираз expression повертає обєкт або масив. Перед виконанням критичної секції (statements) цей обєкт блокується, і ніякий інший потік не може мати до нього доступу, поки виконується критична секція.

Приклад: сортування масиву public static void sortIntArray( int[] a) { … synchronized (a) { Sorting }

Synchronized як модифікатор Якщо модифікатор synchronized використовується в описі методу - весь метод оголошується критичною секцією.

Синхронізовані колекції Collections.synchronizedList(new ArrayList()); Concurrent API.

Координація потоків: ще один спосіб Методи wait() і notify() класу Object. Ідея - потрібно, щоб потік призупинився і дочекався настання певної події. Якщо потік при роботі з обєктом викликає метод wait(), він зупиняється і чекає, поки не буде викликаний метод notify() цього ж обєкта.