2× DVD - Vitajte na stránkach www.einsty.hostujem.sk

P R O G R A M U J E M EDruhý spôsob spoèíva v implementácii rozhrania Runnable, ktoré obsahuje metódurun(). Objekt implementujúci toto rozhranie potom môeme zada ako argument kon−štruktora na vytvorenie objektu typu Thread. Pri tomto spôsobe sa po zavolaní metódystart() zaène vykonáva metóda run() objektu Runnable. Ukáka:class MyThread implements Runnable{// ...}MyThread mt = new MyThread();Thread tt = new Thread(mt);tt.start();Ako vidno, tentoraz vytvárame dva objekty; jeden typu MyThread (to je ten, ktorý vmetóde run() obsahuje kód nového threadu) a druhý typu Thread – ten funguje ako„obálka“ prvého objektu.Pri vytváraní nového threadu môeme volite¾ne zada jeho meno; to sa môe hodinapríklad pri ladení projektu. Okrem toho môeme threadu prideli skupinu, do ktorejbude patri (pozri ïalej).Trieda Thread poskytuje nieko¾ko ve¾mi potrebných metód. Pomocou metódy yield() sanapríklad thread môe vzda procesora. Zavolaním metódy sleep() thread na stanovený èas„zaspí“. Násilne preruši thread mono metódou interrupt(). Pomocou metódy join()môeme prikáza aktuálnemu threadu, aby èakal na skonèenie iného threadu. Metóda isAlive()indikuje, èi daný thread ije, t. j. èi bol spustený a dosia¾ beí. Názov a prioritu thre−adu zisujeme a nastavujeme dvojicami (get|set)Name() a (get|set) Priority().Javovský program sa konèí buï explicitným volaním System.exit(), alebo v oka−mihu, keï svoj beh skonèia všetky thready. Pomocou metódy setDaemon() môemevybrané thready premeni na „démonov“ (a naopak). Systém pri rozhodovaní, èi ukonèiprogram, na „démonické“ thready neberie oh¾ad. Metóda run() týchto threadov obyèaj−ne obsahuje nekoneènú sluèku. Na zistenie, èi je vybraný thread démonom, pouijememetódu isDaemon().SKUPINY THREADOV. Thready mono zluèova do skupín, ktoré tvoria stromo−vú štruktúru. Kadá skupina okrem poèiatoènej má pridelenú rodièovskú skupinu. Privytvorení nového threadu mono urèi, do ktorej skupiny bude thread zaradený.Na reprezentáciu skupiny threadov je urèená trieda ThreadGroup. Pri vytvorení jejmono prideli meno a rodièovskú skupinu. Ak rodièovskú skupinu nezadáme, stane saòou automaticky skupina, do ktorej patrí aktuálny thread. Pomocou metódy setMax-Priority() nastavujeme maximálnu hodnotu priority, akú môu ma thready patriacedo skupiny. Z ïalších metód vyberáme setDaemon() na transformáciu všetkých threa−dov v skupine na démonov a naopak, interrupt() na prerušenie všetkých threadov vskupine, getName(), getParent(), getMaxPriority(), isDaemon(), isDestroyed()na zistenie atribútov skupiny èi activeCount()/activeGroupCount() na ziste−nie poètu aktívnych threadov a aktívnych skupín patriacich do zadanej skupiny.V súvislosti s threadmi spomeòme ešte triedu ThreadLocal. Táto trieda predstavu−je zvláštny druh objektov, líšiacich sa od bených premenných v tom, e kadý thread,ktorý s nimi pracuje, má k dispozícii vlastnú, nezávisle inicializovanú kópiu. ObjektyThreadLocal zvyèajne bývajú privátnymi statickými zlokami tried, ktoré s threadminejakým spôsobom súvisia.Na èítanie a zápis hodnoty premenných typu ThreadLocal pouijeme metódyget() a set(), ktoré pracujú s typom Object, take uloená hodnota môe by vpodstate ¾ubovo¾ná. Poèiatoèná hodnota premenných je null; ak potrebujeme poui inúinicializaènú hodnotu, musíme si odvodi vlastnú triedu a predefinova chránenú metó−du initialValue().SYNCHRONIZÁCIA. Nevyhnutným dôsledkom zavedenia multitaskingu a multi−threadingu je celkom nová trieda problémov, ktoré v jednopouívate¾ských a jednoúlo−hových prostrediach prakticky neexistovali. Zoberme si ako príklad dva thready, ktoré pra−cujú s rovnakými údajmi. V prípade, e kadý thread èíta a zapisuje údaje bez oh¾aduna ten druhý, ¾ahko môe dôjs k narušeniu integrity údajov. Majme nasledujúci kód:void run(){for (int i = 0; i < 10; i++)x = x + 1;}Nech oba thready vykonávajú tento kód, ktorého úèelom je desakrát inkrementovapremennú x, ktorá je prístupná obom threadom (napríklad je statickým èlenom tej trie−dy, do ktorej patrí metóda run()). Predpokladajme, e poèiatoèná hodnota x je rovnánule. Ak najprv spustíme jeden thread a po jeho skonèení druhý, dostaneme výsledok 20.Nechajme teraz oba thready bea naraz. V závislosti od okolností bude lea koneènývýsledok niekde v rozsahu od 10 po 20. Ako je to moné?Jadrom problému je riadok x = x + 1 (zámerne nie je pouitý operátor ++). Privyhodnocovaní tohto výrazu thread naèíta obsah premennej x do doèasnej pamäte(registra), zvýši ho v nej o jednotku a uloí naspä do hlavnej pamäte. Toto vyhodnote−nie však nie je atomické (nedelite¾né) a v prípade, e threadu vyprší èasové kvantum nie−kde „uprostred“, v premennej x zatia¾ zostane stará hodnota. Druhý thread si odteraz spremennou môe robi, èo chce, jeho úpravy budú onedlho zabudnuté; len èo sa toti kslovu opä dostane prvý thread, dokonèí vyhodnotenie výrazu a prepíše momentálnuhodnotu x v hlavnej pamäti hodnotou, ktorá odpoèívala v pomocnom registri.Poznámka: Je pochopite¾né, e pri praktickej realizácii k opísanému problému vôbecnemusí dôjs. Pouitá implementácia JVM môe vyhodnotenie výrazu vykona atomickyalebo budú okolnosti nato¾ko priaznivé, e k iadnej chybe nedôjde. To však vo všeobec−nosti oèakáva nemôeme – vdy treba ráta s najhorším moným prípadom.Programátor, ktorý sa spolieha na náhodu, si nezaslúi niè iné, len svoje programy za trestpouíva.Ak chce zvedavý èitate¾ vidie efekt vzájomného „lezenia do kapusty“ na vlastné oèi,staèí inkriminovaný výraz rozpísa napríklad takto:int x_tmp = x;yield();x = x_tmp + 1;Uvedené tri riadky simulujú vyhodnotenie pôvodného výrazu s vynúteným prepláno−vaním na druhý thread medzi naèítaním starej a uloením novej hodnoty x. Výslednáhodnota x bude pravdepodobne 10.Tento príklad len jemne naznaèuje celú sféru problémov, ktoré môu vzniknú pri sú−benej èinnosti viacerých threadov a procesov. Riešenie spoèíva v pouití niektorej zosynchronizaèných metód. Rozsah èlánku, bohuia¾, nedovo¾uje zaobera sa týmitometódami podrobnejšie, pretoe ide o ve¾mi rozsiahlu (ale o to zaujímavejšiu) tému.Pozrime sa preto len na monosti, ktoré na vyriešenie synchronizaèných problémovposkytuje Java.PRÍKAZ synchronized. Úsek kódu, ktorý by sa mal vykonáva atomicky, t. j.maximálne jedným threadom súèasne, nazveme v súlade s tradíciami kritickou sekciou.Vylúèi súèasnú prítomnos viacerých threadov v kritickej sekcii je jednoduché: nepovolí−me do nej vstup v prípade, e sa tam nachádza iný thread. Je, samozrejme, nevyhnutné,aby thready pred vstupom do kritickej sekcie svoj úmysel dali najavo.Existuje mnoho spôsobov, ako zabezpeèi toto tzv. vzájomné vyluèovanie (mutual exclu−sion). Java pouíva zámky (locks) a z nich vychádzajúcu implementáciu monitorov (pozriïalej). Zámok je metaobjekt, ktorý nie je priamo prístupný programátorovi a viae sa vdy naexistujúci objekt (to, mimochodom, znamená, e pomocou primitívnych typov zamykanemono). Pre kadú kritickú sekciu v programe by mal existova samostatný zámok.Pred vstupom do kritickej sekcie sa thread pokúsi získa zámok nad vybraným objek−tom. Ak sa mu to podarí, zámok sa uzamkne a thread môe vykonáva kód kritickejoblasti. Ak sa mu to nepodarí, pretoe zámok je u zamknutý, znamená to, e v kritickejoblasti je niekto iný. Thread bude preto pozastavený a opä sa rozbehne a po odo−mknutí zámku. Nevstupuje však do kritickej sekcie automaticky, ale opakuje svoj pokus ozískanie zámku. Medzi okamihom, keï thread prešiel zo spiaceho stavu do stavu pripra−venosti, a okamihom, keï mu bol pridelený procesor, toti mohol do kritickej sekcie vstú−pi ïalší thread (hoci aj ten istý, èo v nej bol predtým). e to nie je spravodlivé? Nu, vparalelnom prostredí si príliš nenavyberáme…V zdrojovom kóde kritickú sekciu musíme „obali“ do príkazu synchronized. Ten mánasledujúcu syntax:synchronized ( v raz ){telo (kritická sekcia)}Výsledkom výrazu musí by nenulová referencia na existujúci objekt. Pred zaèatímvykonávania tela príkazu sa thread pokúsi získa zámok nad týmto objektom. Ako zamy−kací objekt pouijeme niektorý z objektov, s ktorými pracujeme v kritickej sekcii, alebosi vypomôeme pomocným objektom:Object lock = new Object();synchronized (lock){...}Sémantika zamykania objektov v Jave dovo¾uje threadu, ktorý vlastní zámok nad neja−kým objektom, získa tento zámok ešte raz. To je dôleité napríklad v takomto prípade:synchronized (lock){synchronized (lock){// ...}}Thread sa nezasekne na druhom príkaze synchronized, ale plynule prejde do kritic−kej sekcie.1/2002 PC REVUE 111