---

Współbieżność w Javie

Laboratorium 1

---

Wątki

1. Wątek a proces

   

2. Kernel threads, user threads i Leightweight Processes LWP. Mieszany model systemu Solaris

   

3. standard POSIX threads

Wątki w języku Java

1. Wbudowane w język
2. Dwa rodzaje implementacji
   • Przez dziedziczenie z klasy Thread

     Klasa:

     class MyThread extends Thread {
          . . .
          public void run() {
               . . .
          }
     }
     

     Tworzenie obiektu i uruchamianie wątku:

     MyThread t = new MyThread();
     t.start();
     

   • Przez implementację interfejsu Runnable

     Klasa:

     class MyThreadR implements Runnable {
          . . .
          public void run() { 
               . . . 
          } 
     }
     

     Tworzenie i uruchamianie:

     MyThreadR r = new MyThreadR();
     Thread t = new Thread(r);
     t.start();
     

3. Metoda run()

   public void run() { 
   // kod wątku
   }
   

4. Klasa Thread
   • Dokumentacja klasy

   • Niektore wazne metody

     void setName(String name)
     String getName()
     void setPriority(int newPriority)
     int getPriority()
     void join()
     static void sleep(long milis, int nanos)
     public static Thread currentThread()
     String toString()
     

Wątki w JVM

1. Architektura JVM

   

2. Obszary pamięci:
   • Dzielone pomiedzy watki

     

   • Prywatne dla kazdego watku

     

3. Cykl życia wątku, stany wątku

   

4. Szeregowanie wątkow w Javie
   • Ogólne pojęcia szeregowania: wywłaszczania (preemption), podziału czasu (time-slicing, time-sharing), priorytety.
   • Dokładne zachowanie się wątków jest zależne od platformy.
   • Wątki mogą być zaimplementowane całkowicie w przestrzeni użytkownika lub korzystać z natywnych interfejsów platformy.
   • Wątkom można przypisać priorytety (1-10). Jedyną gwarancją jest to, że wątkom o najwyższym priorytecie zostanie przydzielony CPU. Wątki o niższym priorytecie mają gwarancję przydziału CPU tylko wtedy, gdy wątki z wyższym priorytetem są zablokowane, w przeciwnym wypadku nie ma tej gwarancji.
   • Specyfikacja nie zakłada podziału czasu.
   • Operacje odczytu i zapisu danych typów prostych (primitives) pomiędzy pamięcią główną a roboczą pamięcią wątku są atomowe. Jedynym wyjątkiem mogą być operacje na 64-bitowych typach long i double, które mogą być zrealizowane jako dwie operacje 32-bitowe.
   • Reguly szeregowania
     • W każdym momencie, spośród kilku wątkow w stanie RUNNABLE wybierany jest ten o najwyższym priorytecie
     • Wykonywany wątek może być wywłaszczony, jeśli pojawi się wątek o wyższym priorytecie, gotowy do wykonania
     • Jeśli wiele wątków ma ten sam priorytet, wybierany jest jeden z nich, wg kolejności (round-robin)
     • Na niektórych systemach może być zaimplementowany podział czasu (wątki sa wywłaszczane po upływie kwantu czasu)

Wyścig

1. Więcej niż jeden wątek korzysta jednocześnie z zasobu dzielonego, przy czym co najmniej jeden próbuje go zmienić
2. Przyczyna niedeterministycznego zachowania się programu
3. Może prowadzić do trudnych do wykrycia błędów
4. Pojęcie thread-safety (bezpieczeństwo dla wątków, wielobieżność)

Ćwiczenie

Temat podany na zajęciach. Pobierz szkielet programu. Pobierz rozwiazanie.

Zadanie

Przeczytać rozdział 20 Thread Synchronization z książki Inside the Java Virtual Machine

Bibliografia

1. Jacek Rumiński, Język Java. Rozdział o wątkach
2. Bill Venners, Inside the Java Virtual Machine (rozdz. 5, The Java Virtual Machine), McGraw-Hill Companies; 2nd Bk&Cdr edition, 2000.

---

Bartosz Baliś, balis at agh.edu.pl