PCJ Sesión 9: Threads

PCJ: Proyecto Certifícate en Java Sesión 9 Threads Enrique Zamudio López @chochosmx ezamudio

Threads
Hilos de ejecución dentro de un mismo proceso
Pueden correr de manera simultánea
Cualquier programa Java tiene al menos 1 Thread
Clase java.lang.Thread

java.lang.Thread
Implementa java.lang.Runnable
Tiene distintos estados
runnable running new dead Waiting / blocked / sleeping

Métodos
start()
interrupt()
join()

Métodos estáticos
currentThread()
sleep()
yield()

Métodos adicionales
Implementados en java.lang.Object
wait()
notify()
notifyAll()

Definir un Thread
Extender la clase java.lang.Thread
public class Suboptima extends Thread { public void run() { //Hacer el trabajo } } Se sobreescribe run() pero se debe invocar a start()

Extender Thread t = new Suboptima(); t. start() ; System.out.println( “ Calculando PI”); public void run() { //Calcular PI }

Instanciar un Thread t = new Suboptima(); t. run() ; System.out.println( “ Calculando PI”); Si se invoca run() , se ejecuta en el mismo Thread, no se crea uno nuevo.

Definir un Thread
Implementar Runnable
public class Optima extends ChuckNorris implements Runnable { public void run() { //Hacer algo } } Podemos extender otras clases

Instanciar con Runnable o = new Optima(); t = new Thread(o); t. start() ; System.out.println( “ Calculando PI”); Menos confuso al ver el uso directo de Thread

Estados de un Thread Runnable Running New Dead Waiting / blocked / sleeping

Ejemplo 1
10 hilos corriendo tareas simultáneamente
Uso de yield()
Prioridades en Threads

Métodos sleep() y join()
Método sleep() es estático
Método join() es para esperar otro thread
Ambos arrojan InterruptedException

Método interrupt()
Causa que métodos que declaran InterruptedException la puedan arrojar
Es responsabilidad del programador verificar si el thread ha sido interrumpido
Si no se hace nada, el Thread puede continuar su ejecución

Ejemplos 2 y 3
Ejemplo de join()
Ejemplo de sleep()
Bonus track: Ejemplos de cómo manejar interrupciones

Garantías
Garantías de la JVM
Thread.sleep() tiempo mínimo
No se garantiza:
Orden en que corren
Que terminen su ejecución
Respeto a prioridades (alta vs baja)
Que yield() ceda el CPU

Quasi-garantía Un Thread corriendo por lo general no tendrá una prioridad inferior a un Thread en estado runnable . Generalmente, si un Thread de baja prioridad está corriendo cuando un Thread de alta prioridad se vuelve runnable , la JVM pasará el Thread de baja prioridad a runnable para correr el Thread de alta prioridad.

Sincronización y Candados
Secciones críticas de código
Sólo un thread debe correr a la vez ciertos segmentos de código
Resolución
Métodos
Métodos estáticos
Bloques de código
Palabra reservada synchronized

Métodos public class Ejemplo { public static synchronized void stat1() { } public static synchronized void stat2() { } public synchronized void metodo1() { } public synchronized void metodo2() { } }

synchronized public synchronized void metodo() { //codigo } public void metodo() { synchronized ( this ) { //codigo } }

Sincronización public class DrHouse { private Leg badLeg; private Leg goodLeg; private Hand[] hands; public synchronized patear(Object algo) { goodLeg.kick(algo); } public synchronized golpear(Object algo) { hands[1].hit(algo); hands[0].hit(algo); } }

Sincronización public patear(Object algo) { synchronized ( goodLeg ) { goodLeg.kick(algo); } } public synchronized golpear(Object algo) { synchronized ( hands[1] ) { hands[1].hit(algo); } synchronized ( hands[0] ) { hands[0].hit(algo); } }

Ejemplo 4
Uso de synchronized
Detección de interrupciones
Efecto de yield() con sincronización

Deadlocks
Un hilo esperando una condición que nunca se va a cumplir... NOT
Hilo 1 espera recurso bloqueado por hilo 2... que está esperando recurso bloqueado por hilo 1.
Puede darse de manera más compleja pero casi siempre será circular.
FIX: Siempre bloquear recursos en el mismo orden.

Ejemplo 5
Deadlock simple
Cómo arreglarlo
Cena de filósofos
Bonus track: ScheduledExecutor

Interacción entre Threads
Métodos wait() y notify() son de java.lang.Object
Con wait() un Thread puede esperar un aviso de disponibilidad de un recurso
Con notify() se avisa a otro Thread (sólo a uno) que puede continuar
Con notifyAll() se avisa a todos los Threads que esperan sobre el objeto

Importante!
Los métodos wait() , notify() y notifyAll() solamente pueden ser invocados desde un contexto sincronizado, para tener un lock sobre el objeto.

Ejemplo 6
Uso de notify() y wait()
Excepciones cuando se usa mal

Bonus Tracks
PipedInputStream y PipedOutputStream
java.util.concurrent
Executors
Thread Pools
Colas, arreglos, mapas concurrentes

Thread Pools
Crear y destruir Threads lleva un costo en CPU y memoria
Un Thread puede ejecutar varias tareas
Es casi como reutilizar threads
Las tareas se ponen en una cola y los Threads las van tomando de ahi para ejecutarlas

Estructura de un Thread Pool Thread 1 Thread 2 Thread 3 Thread n r6 r1 r4 r5 r3 r2 r9 r7 r8 Aplicaciones agregan tareas a la cola... ...Threads toman la primera tarea disponible, o esperan si no hay tareas que ejecutar. Cola de tareas (Runnables)

Executors
Fábrica de thread pools de distintos tipos
Cached
Fixed
Se pueden crear ThreadPools directamente
Administración de los Threads en caso de excepciones
Aceptan cualquier Runnable

Ejemplo
Thread Pool de 1 solo hilo
Thread Pool de tamaño fijo
Thread Pool de tamaño variable

Piped Streams
Dos Streams comunicados
Lectura del PipedInputStream bloquea hasta que se escriba al PipedOutputStream
Es otra forma de comunicación entre dos distintos hilos de ejecución
Similar a wait() y notify() (pero no hay equivalente de notifyAll() )

Ejemplo
Comunicación usando streams en vez de wait() y notify()
Productor usa PipedOutputStream
Consumidor usa PipedInputStream

BlockingQueue
Estructura FIFO con sincronización
Uno o varios hilos pueden agregar objetos a la cola
Uno o varios hilos pueden tomar objetos
Sólo uno recibe el objeto disponible
El método take() bloquea hasta obtener un objeto

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PCJ Sesión 9: Threads

by Enrique Zamudio López

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