Upload
cs-center
View
332
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Многопоточность в Java:средства стандартной библиотеки
Алексей Владыкин
4 декабря 2015
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 1 / 27
1 Атомарные типы
2 Примитивы синхронизации
3 Коллекции
4 Executors
5 Parallel Streams
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 2 / 27
Атомарные типы
http://en.wikipedia.org/wiki/A_Boy_and_His_Atom
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 3 / 27
Атомарные типы
Пакет java.util.concurrent.atomic
AtomicBooleanAtomicIntegerAtomicLongAtomicReference<V>
Операции:V get()void set(V newValue)boolean compareAndSet(V expect, V update)
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 4 / 27
Атомарные типы
Примитив compareAndSet позволяет реализовывать другиеоперации
Пример из AtomicInteger:
public final int incrementAndGet () {for (;;) {
int current = get();int next = current + 1;if (compareAndSet(current , next))
return next;}
}
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 5 / 27
Примитивы синхронизации
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 6 / 27
Примитивы синхронизации
Semaphore
Класс java.util.concurrent.Semaphore
Ограничивает одновременный доступ к ресурсу
В отличие от synchronized-блока, одновременно могут работатьнесколько потоков (но не более заданного N)
Операции:void acquire()void release()
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 7 / 27
Примитивы синхронизации
Semaphore semaphore = new Semaphore (10);
semaphore.acquire ();try {
// up to 10 threads may// execute this code concurrently
} finally {semaphore.release ();
}
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 8 / 27
Примитивы синхронизации
CountDownLatch
Класс java.util.concurrent.CountDownLatch
Обеспечивает точку синхронизации между N потоками(несколько потоков могут дожидаться друг друга и потомстартовать одновременно)
Операции:void await()void countDown()
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 9 / 27
Примитивы синхронизации
CountDownLatch latch = new CountDownLatch (10);
// this call blocks until latch.countDown ()// is called at least 10 timeslatch.await ();
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 10 / 27
Примитивы синхронизации
CyclicBarrier
Класс java.util.concurrent.CyclicBarrier
Вариант CountDownLatch, допускающий повторное ожидание
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 11 / 27
Примитивы синхронизации
ReentrantLock
Класс java.util.concurrent.locks.ReentrantLock
Обеспечивает взаимное исключение потоков, аналогичноеsynchronized-блокам
Операции:lock()unlock()
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 12 / 27
Примитивы синхронизации
Lock lock = new ReentrantLock ();
lock.lock ();try {
doSomething ();} finally {
lock.unlock ();}
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 13 / 27
Примитивы синхронизации
Condition
Класс java.util.concurrent.locks.Condition
Аналог wait/notify
Привязан к Lock’у
У одного Lock’а может быть много Condition’ов
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 14 / 27
Примитивы синхронизации
Lock lock = new ReentrantLock ();Condition condition = lock.newCondition ();
lock.lock ();try {
while (! conditionSatisfied ()) {condition.await ();
}} finally { lock.unlock (); }
// somewhere else in our programlock.lock ();try {
condition.signal ();} finally { lock.unlock (); }
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 15 / 27
Примитивы синхронизации
ReentrantReadWriteLock
Класс java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock
Поддерживает разделение доступа на чтение и на запись
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 16 / 27
Примитивы синхронизации
ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock ();
// somewhere in our programlock.readLock (). lock ();try {
readOnlyOperation ();} finally {
lock.readLock (). unlock ();}
// somewhere else in our programlock.writeLock (). lock ();try {
modifyingOperation ();} finally {
lock.writeLock (). unlock ();}
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 17 / 27
Коллекции
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 18 / 27
Коллекции
Пакет java.util.concurrent
Многопоточные варианты стандартных коллекций:ConcurrentHashMapConcurrentSkipListMapConcurrentSkipListSetCopyOnWriteArrayListCopyOnWriteArraySet
Более эффективны, чем полностью синхронизованные коллекцииjava.util.Collections.synchronizedCollection()
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 19 / 27
Коллекции
ConcurrentLinkedQueue
Класс java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue<E>
Реализация очереди, поддерживающая одновременный доступ измногих потоков, при этом не использующая блокировки
Операции:boolean offer(E e)E poll()E peek()
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 20 / 27
Коллекции
BlockingQueue
Интерфейс java.util.concurrent.BlockingQueue<E>
Очередь, поддерживающая ограничение по размеру и операцииожидания
Операции:void put(E e)E take()
Реализации:LinkedBlockingQueue, ArrayBlockingQueue, . . .
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 21 / 27
Executors
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 22 / 27
Executors
Класс java.util.concurrent.ExecutorService и его соседи
Инфраструктура для выполнения задач в несколько потоков
Инкапсулирует создание потоков, организацию очереди задач,распределение задач по потокам
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 23 / 27
Executors
ExecutorService
Future<?> submit(Runnable task)
<T> Future<T> submit(Callable<T> task)
void shutdown()
List<Runnable> shutdownNow()
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 24 / 27
Executors
Executors
Класс java.util.concurrent.Executors
ExecutorService newSingleThreadExecutor()
ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
ExecutorService newCachedThreadPool()
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 25 / 27
Executors
ForkJoinPool
Класс java.util.concurrent.ForkJoinPool
Вариант ExecutorService, в котором выполняющиеся задачимогут динамически порождать подзадачи
Принимает на исполнение ForkJoinTask
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 26 / 27
Parallel Streams
stream.parallel()
Возвращает stream, дальнейшие операции в котором будутисполняться параллельно
Надо следить за доступом к общим данным из передаваемых вstream операций
Алексей Владыкин Многопоточность (2) 4 декабря 2015 27 / 27