1. #codetalkshh
New Concurrency Models on the JVM
Lutz Hühnken
http://www.huehnken.de | @lutzhuehnken

2. #codetalkshh
Warum ist Concurrency überhaupt interessant?
2

3. #codetalkshh
Hardware ist parallel.
3

4. #codetalkshh
Wir finden sequentiell einfach.
4

5. #codetalkshh 5

6. #codetalkshh 6

7. #codetalkshh 7

8. #codetalkshh 8

9. #codetalkshh
Wie sieht es denn heute aus? Threads.
9

10. #codetalkshh
Problem 1: Effizienz
10

11. #codetalkshh 11

12. #codetalkshh 12
1 2 3 … 10.000

13. #codetalkshh 13
Source: John Rose, Java VM Architect, JFokus, Stockholm, February 2015

14. #codetalkshh
Lösung Effizienz:
• Sub-Thread-Level Concurrency
• Asynchrone I/O
• Das ist allen den folgenden Ansätzen gemeinsam!
• Das ist allen „Reactive Systems“ gemeinsam!
14

15. #codetalkshh
Problem 2: Programmiermodell
15

16. #codetalkshh 16
They discard the most essential and
appealing properties of sequential
computation: understandability,
predictability, and determinism.
Threads, as a model of computation,
are wildly nondeterministic, and the
job of the programmer becomes one
of pruning that nondeterminism.

17. #codetalkshh
Was interessiert uns denn?
Zustand
Komposition
Interoperation
17

18. #codetalkshh 18
Green Threads (User Mode Threads, Fibers) Quasar
Agenten Clojure
Communicating Sequential Processes (CSP) Clojure
Event Bus vert.x
Aktoren Akka
Programmiermodelle

19. #codetalkshh
Fibers
new Fiber<V>() {
@Override
protected V run() throws SuspendExecution,
InterruptedException {
// code hier
}
}.start();
19

20. #codetalkshh
Fibers
Vorteil: Imperative Programmierung, wie mit
Threads
Nachteil: Imperative Programmierung, wie mit
Threads
20

21. Reactive Slick
Warum ist asynchrone I/O so wichtig?
Threads als kleinste Einheit der Nebenläufigkeit
21
Wichtig: Dies ist eine Momentaufnahme, kein Ablauf

22. Reactive Slick
Warum ist asynchrone I/O so wichtig?
Threads als Vehikel für kleinere Einheiten (z.B. Fibers)
22
Wichtig: Dies ist eine Momentaufnahme, kein Ablauf

23. #codetalkshh
Einschub: Callback Hell
fs.readdir(source, function(err, files) {
if (err) {
console.log('Error finding files: ' + err)
} else {
files.forEach(function(filename, fileIndex) {
console.log(filename)
gm(source + filename).size(function(err, values) {
if (err) {
console.log('Error identifying file size: ' + err)
} else {
console.log(filename + ' : ' + values)
aspect = (values.width / values.height)
widths.forEach(function(width, widthIndex) {
height = Math.round(width / aspect)
console.log('resizing ' + filename + 'to ' + height + 'x' + height)
this.resize(width, height).write(destination + 'w' + width + '_' + filename,
function(err) {
if (err) console.log('Error writing file: ' + err)
})
}.bind(this))
}
})
})
}
})
23

24. #codetalkshh
Callback Hell Alternativen
• Channels (sehen wir noch)
• Events oder Messages (sehen wir noch)
• Lesbare Syntax für „onComplete“ (z.B.
Scala flatMap / for expression)
24

25. #codetalkshh
Fibers
class FooAsync extends FiberAsync<String, FooException> implements FooCompletion {
@Override
public void success(String result) {
asyncCompleted(result);
}
@Override
public void failure(FooException exception) {
asyncFailed(exception);
}
}
wird zu
String op() {
new FooAsync() {
protected void requestAsync() {
Foo.asyncOp(this);
}
}.run();
}
25

26. #codetalkshh
Fibers
•Effizienz ja
•Programmiermodell unverändert
•Aber: Eine Menge interessanter Tricks
(Instrumentation, Continuations, Thread
Interop)
•Low-level Grundlage für andere Konstrukte
•Drop-In Ersatz für Threads
26

27. #codetalkshh
Agenten
(def x (agent 0))
(defn increment [c n] (+ c n))
(send x increment 5) ; @x -> 5
(send x increment 10) ; @x -> 15
27

28. #codetalkshh
Agenten
• Der Agent kapselt den Zustand
• Sende eine Funktion als Nachricht an den Agenten,
diese wird asynchron ausgeführt
28

29. #codetalkshh
Agenten
• Attraktivität: Funktionale Programmierung!
(Unveränderliche Werte als Normalfall,
veränderlicher Zustand als Ausnahme)
• Keine Lösung für Komposition, daher ☞ Channels
29

30. #codetalkshh
Clojure Channels
(def echo-chan (chan))
(go (println (<! echo-chan)))
(>!! echo-chan "ketchup")
; => true
; => ketchup
30

31. #codetalkshh
Clojure Channels
(def echo-buffer (chan 2))
(>!! echo-buffer "ketchup")
; => true
(>!! echo-buffer "ketchup")
; => true
(>!! echo-buffer "ketchup")
; blocks
31

32. #codetalkshh
Channels
• Sehr flexible Komposition
• Implementieren Communicating Sequential
Processes (Tony Hoare 1978, https://
en.wikipedia.org/wiki/
Communicating_sequential_processes)
32

33. #codetalkshh
Event Bus (vert.x)
33
public class Receiver extends AbstractVerticle {
@Override
public void start() throws Exception {
EventBus eb = vertx.eventBus();
eb.consumer("ping-address", message -> {
System.out.println("Received message: " + message.body());
// Now send back reply
message.reply("pong!");
});
System.out.println("Receiver ready!");
}
}

34. #codetalkshh
Event Bus (vert.x)
34
Image from Jonas Bandi @jbandi

35. #codetalkshh
Event Bus (vert.x)
• „Single Thread Illusion“
• Lose Kopplung
• Hybrides Thread-Modell
• Bonus: Verteilung
35

36. #codetalkshh
Aktoren (Akka)
36

37. #codetalkshh
Aktoren (Akka)
37

38. #codetalkshh
Aktoren (Akka)
38

39. #codetalkshh
Aktoren (Akka)
39

40. #codetalkshh
Aktoren (Akka)
40

41. #codetalkshh
Aktoren (Akka)
41

42. #codetalkshh
Aktoren (Akka)
• „Single Thread Illusion“
• Messaging, incl. Routing etc.
• Dispatcher
• Bonus: Verteilung, Supervision
42

43. #codetalkshh 43
Green Threads (User Mode Threads, Fibers) Quasar
Agenten Clojure Agents
Communicating Sequential Processes (CSP) Clojure Channels
Event Bus vert.x
Aktoren Akka
Programmiermodelle

44. #codetalkshh
• Quasar hat auch eine Implementierung von Channels, und sogar Aktoren
• Mit Akka kann man auch einen Event Bus implementieren, und auch Agenten
• Es gibt eine Welt außerhalb der JVM (Go Channels, Erlang…)
• …
44
Der Vollständigkeit halber

45. #codetalkshh
• Concurrency ist interessant
• Threads sind passé, Alternativen sind vorhanden
• Wenn ihr euch nur eine Alternative anseht, empfehle ich Akka
45
Fazit

46. Vielen Dank
Nicht vergessen: Bewertung abgeben (in der App)
Lutz Hühnken
http://www.huehnken.de | @lutzhuehnken