Concurrency Utilities

Concurrency UtilitiesJava Advanced

Java Advanced / Concurrency Utilities 2

СПбГУ ИТМО

Georgiy Korneev

Содержание

Многопоточные коллекцииПримитивы синхронизацииАтомарные операцииБлокировкиУправление заданиямиДополнительные возможностиЗаключение

Java Advanced / Concurrency Utilities 3

СПбГУ ИТМО

Georgiy Korneev

Concurrency Utilities

Набор классов, облегчающих написание многопоточных программ

Пакет java.util.concurrent Многопоточные коллекции Примитивы синхронизации Управление заданиями

Пакет java.util.concurrent.locks Работа с блокировками

Пакет java.util.concurrent.atomic Атомарные переменные

Многопоточные коллекции

Часть 1

Java Advanced / Collections Framework 5Georgiy Korneev

Многопоточные очереди

Интерфейс BlockingQueueОтличие от обычных очередей

Возможно ограничение размера Методы добавления могут бросают

IllegalStateException Дополнительные операции


Дополнительные операции

Добавление элемента put(E) – блокируется до появление места. offer(E, timeout, unit) – блокируется на время.

Удаление элемента take() – блокируется до появления элемента. poll(E, timeout, unit) – блокируется на время.

Получение нескольких элементов drainTo(Collection) – получение всех элементов. drainTo(Collection, max) – получение max

элементов.


Производитель-потребитель (1)

Производительvoid run() { try { while (true) { E e; // Создание элемента queue.put(e); } } catch (InterruptedException e) { }}


Производитель-потребитель (2)

Потребительvoid run() {

try {

while (true) {

E e = queue.take();

// Обработка элемента

}

} catch (InterruptedException e) {

}

}


Реализации BlockingQueue

ArrayBlockingQueue – очередь на массиве LinkedBlockingQueue – очередь на списке

PriorityBlockingQueue – очередь на хипе SynchronousQueue – очередь без

"внутренности"


Многопоточные отображения

Представляются интерфейсом ConcurrentMap<K, V>

Дополнительные методы putIfAbsent(K, V) – добавляет отображение K,

если его ранее не было remove(K, V) – удаляет K, если он отображен

на V replace(K, V) – заменяет отображение K replace(K, oldV, newV) – условная замена

отображения для ключа K


Другие многопоточные коллекции

Коллекции с многопоточным доступом ConcurrentHashMap – отображение ConcurrentLinkedQueue – очередь на списке

Коллекции, “самокопирующиеся” при записи CopyOnWriteArrayList – список на массиве CopyOnWriteArraySet – множество на массиве

Атомарные операцииЧасть 2


Атомарные операции

Общие операции get() – атомарное чтение set(value) – атомарная запись compareAndSet(expected, value) – сравнение и

запись weakCompareAndSet(expected, value) – слабое

сравнение и записьОперации над числами

addAndGet() / getAndAdd() getAndIncrement() / incrementAndGet() getAndDecrement() / decrementAndGet()


Атомарные переменные

Типы AtomicBoolean AtomicInteger AtomicLong AtomicReference

Операции Обычные


Атомарные массивы

Типы AtomicIntegerArray AtomicLongArray AtomicReferenceArray

Операции Обычные, с указанием индекса


Атомарный доступ к полям

Типы AtomicIntegerFieldUpdater AtomicLongFieldUpdater AtomicReferenceFieldUpdater

Операции Обычные, с указанием объекта Создание newUpdater(class, fieldName)


Помеченные ссылки

Типы AtomicMarkableReference – ссылка помеченная

флажком AtomicStampedReference – ссылка помеченная

числом


Операции с помеченными ссылками

Чтения getReference() – прочитать ссылку getX() – прочитать пометку V get(X[] holder) – прочитать ссылку и пометку

Установки set(valueV, valueX) – установить пометку и

значение. attemptX(oldX, newX) – изменить пометку

Условной установки compareAndSet(oldV, newV, oldX, newX)

Примитивы синхронизации

Часть 3


Примитивы синхронизации

Semaphore – семафорCyclicBarrier – многоразовый барьерCountDownLatch – защелкаExchanger – рандеву


Семафоры

Семафор имеет емкость, указываемую при создании

Методы acquire(n?) – получить разрешение release(n?) – отдать разрешение tryAquire(n?, time?) – попробовать получить

разрешение reducePermits(n) – уменьшить количество

разрешений drainPermits() – забрать все разрешения статистика


Барьеры

Количество потоков и действие на барьере указывается при создании

Методы await(time?) – барьер. reset() – возвращает барьер в исходное

состояние isBroken() – “сломан” ли барьер статистика


Защелки

Высота защелки указывается при созданииМетоды

await(time?) – ждет спуска защелки. countDown() – опускает защелку на единицу. getCount() – текущая высота защелки.


Рандеву

Позволяет потокам синхронно обмениваться объектами

Методы exchange(V x, time?) – обменяться

БлокировкиЧасть 4


Блокировки

Интерфейс LockМетоды

lock() – захватить блокировку lockInterruptibly() – захватить блокировку tryLock(time?) – попытаться захватить

блокировку unlock() – отпустить блокировку newCondition() – создать условие


Условия

Интерфейс Condition await(time?) – ждать условия awaitUntil(deadline) – ждать условия до

времени awaitUninterruptibly() – ждать условие signal() – подать сигнал signalAll() – подать сигнал всем


Реализация блокировки

Класс ReentrantLockДополнительные методы

isFair() – “честность” блокировки isLocked() – блокировка занята getQueuedThreads() / getQueueLength() /

hasQueuedThread(thread) / hasQueuedThreads() – потоки, ждущие блокировку

getWaitingThreads(condition) / getWaitQueueLength(condition) – потоки, ждущие условие


Читатели и писатели

Интерфейс ReadWriteLock Методы

readLock() – блокировка для читателей writeLock() – блокировка для писателей

Реализация ReentrantReadWriteLock

Управление заданиямиЧасть 5


Исполнители

Интерфейс Executor execute(Runnable) – выполнить задание

Интерфейс ExecutorService submit(Runnable) – выполнить задание Future<V> submit(Callable<V>) – выполнить

функцию invokeAll(List<Callable>) – выполнить все

функции invokeAny(List<Callable>) – успешно выполнить

функцию


Функции и результаты

Интерфейс Callable<V> – функция V call() – подсчитать функцию

Интерфейс Future<V> – результат get(timeout?) – получить результат isDone() – окончено ли выполнение cancel() – прервать выполнение isCancelled() – прервано ли выполнение


Реализация исполнителей

Класс ThreadPoolExecutor corePoolSize – минимальное количество

потоков maxPoolSize максимальное количество

потоков blockingQueue – очередь заданий keepAliveTime – время жизни потока threadFactory – фабрика потоков …


Отложенное исполнение

Интерфейс ScheduledExecutorService schedule(callable, timeout) – исполнить через

timeout schedule(runnable, timeout?) – исполнить через

timeout sheduleAtFixedRate(runnable, initialDelay, period,

unit) – периодическое исполнение scheduleWithFixedDelay(runnable, initialDelay,

delay, unit) – исполнение с равными интервалами

Все методы возвращают ScheduledFuture


Реализация отложенного исполнения

Класс ScheduledThreadPoolExecutor


Класс Executors

Создание привилегированных Callable Создание фабрик потоковСоздание фабрик привилегированных

потоковСоздание исполнителей с заданным

числом потоковСоздание исполнителей с неограниченным

числом потоков

Дополнительные возможности

Часть 6


Интервалы времени

Перечисление TimeUnit SECONDS MILLISECONDS MICROSECONDS NANOSECONDS

Интервалы задаются парой Значение Единица измерения


Очереди с задержкой

Класс DelayQueueИнтерфейс Delayed

getDelay(unit) – получить остаток задержки

ЗаключениеЧасть 7


Ссылки

JSR 166: Concurrency Utilities // http://jcp.org/en/jsr/detail?id=166

Concurrent Programming with J2SE 5.0 // http://java.sun.com/developer/technicalArticles/J2SE/concurrency/

Getting to know synchronizers http://java.sun.com/developer/JDCTechTips/2005/tt0216.html#1


Вопросы

Concurrency Utilities

Documents

georgiy korneev pute

georgiy korneev awaittime

georgiy korneev callable

georgiy korneevjsr

georgiy korneev exchangev

e e queue

interruptedexception

concurrent java