Vlákna v Javě

Verze z 12. 2. 2015, 10:05

Výhody a nevýhody práce s vlákny

Výhody

• Využití výkonu počítače (Za jakých okolností?)
• Oddělení nesouvisejících úkolů v aplikaci.

Problémy

• Nutnost synchronizace + riziko uváznutí — deadlock.
• Výrazně obtížnější ladění programu!!!

Kdy má smysl?

• Když provádím několik relativně nezávislých činností.
  • Každá činnost může běžet v jiném jádře procesoru.
• Jeden kus kódu má běžet stejně rychle bez ohledu na délku zpracování jiného.
• Animace na pozadí.
• Dvě okna stejného programu.

Implementace v Javě

• Vlákno je vždy provázáno s instancí třídy Thread

Metody třídy Thread

run()

• Popisuje, co má vlákno vykonávat.

start()

• Vytvoří vlákno a spustí v něm kód metody run().

Thread.sleep(int time)

• Třídní metoda.
• Zastaví aktuální vlákno, odkud je zavolána, na stanovený počet milisekund.
• Můžeme volat kdekoli, i v programu, který vlákna nevyužívá!

stop() — nedoporučuje se!!!

• Pokud chceme vlákno ukončit z jiného vlákna, měli bychom připravit atribut boolean a hodnotu pravidelně testovat.
• Viz Komunikace mezi vlákny

Spuštění vlastního vlákna

Postup

1. Implementujeme v naší třídě (třeba Vlakno) rozhraní Runnable.
   • Musíme doplnit metodu public void run().
   • V metodě run() napíšeme kód, který má vlákno provádět.
2. Vytvoříme instanci třídy Vlakno.
3. Vytvoříme instanci třídy Thread.
   • V konstruktoru předáme instanci třídy Vlakno.
4. Zavoláme metodu start() třídy Thread.

class Vlakno implements Runnable {
   ...
   public void run() {
      ... co se má dělat ve vlákně ...
   }
   ...
}

Vlakno v = new Vlakno();
Thread t = new Thread(v);

Z více vláken nelze používat

• Greenfoot
  • Není Thread-safe!!!!
  • Nevolejte z jiného vlákna funkce Greenfootu!
• ArrayList, kolekce
  • Lze zasynchronizovat.
• Scanner

Modifikátor synchronized

• Pro metodu způsobí, že metoda bude prováděna jako celek.
  • Provádění metody nebude přerušeno přepnutím do jiného vlákna.
• Pro blok
  • Používá zámek zadaného objektu.
  • Může se pak dělat jen jeden z bloků

synchronized {...}

Synchronizace kolekce

List<Prvek> data = Collections.synchronizedList(new ArrayList<Prvek>()); 

• Ale je třeba dát iteraci do synchronizovaného bloku:

synchronized(data) {
   Iterator i = data.iterator(); // Must be in synchronized block
   while (i.hasNext())
      foo(i.next());
}

Časování — třída Timer

• V Javě více variant, například: javax.swing.Timer.
• S pravidelnými časovými intervaly vyvolává zadaný kód.
• Běží ve vlastním vlákně.
• Přidáme posluchače (listenery, implementují rozhraní ActionListener).
• Timer ve stanovených intervalech posílám všem posluchačům zprávu actionPerformed.

class Posluchac implements ActionListener() {
   public void actionPerformed(ActionEvent e) {
      ... co se má pravidelně vykonat ...
   }
}

Timer t = new Timer(new Posluchac(), 1000);
t.start();

Komunikace mezi vlákny

• Měli bychom se snažit minimalizovat počet proměnných, které je potřeba používat z více vláken.
• Pokud používáme složitější datové struktury (kolekce,...), je třeba zajistit synchronizaci.

Příklad — Pravidelný výpis stavu výpočtu

Další informace

• Docs.Oracle.com > JavaSE > Tutorial > Essential > Concurrency > Threads