Introduction to Design Pattern - Multi Thread

1. Design Pattern
- Multi Thread -
2014/09/12
Winston Hsieh

2. Outline
 Thread Pool
 Future Mode
 Read-Write-Lock Mode
 Two-phase Termination Mode
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3. Thread Pool Mode
 Thread pool 模式的概念就是，需要使用執行緒時，在一個執行
緒池中尋找可用的執行緒
 如果找不到再建立新的，執行緒使用完畢後，留在池中重複使用
 若能重複使用所建立的執行緒，而不是用完就丟，可以有效的重
複利用資源
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4. Future Mode (1)
 考慮這樣一個情況，使用者可能快速翻頁瀏覽文件中，而圖片檔
案很大，如此在瀏覽到有圖片的頁數時，就會導致圖片的載入，
因而造成使用者瀏覽文件時會有停頓的現象
 所以我們希望在文件開啟之後，仍有一個背景作業持續載入圖片
，如此使用者在快速瀏覽頁面時，所造成的停頓可以獲得改善。
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5. Future Mode
 在請求發生時，會先產生一個Future物件給發出請求的客戶
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6. Future Mode
 而同時間，真正的目標物件之生成，由一個 新的執行緒持續進行
（即 Worker Thread），真正的目標物件生成之後，將之設定至
Future之中
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7. Future Mode
 而當客戶端真正需要目標物件時， 目標物件也已經準備好，可以
讓客戶提取使用
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8. Read-Write-Lock Mode (1)
 被讀取或寫入的資料一個鎖定物件，在讀取或寫入時要向鎖定物
件形式上讀取鎖定，實際上真正是否鎖定共用資源，由鎖定物件
來判斷。
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public void readData() {
lock.readLock();
doRead();
lock.readUnLock();
}
public void writeData() {
lock.writeLock();
doWrite();
lock.writeUnLock();
}

9. Read-Write-Lock Mode (2) 9
 讀取者讀取資料時的Sequence Diagram

10. Read-Write-Lock Mode (3)
 如果可以同時讀取，現在假設有個讀取者已經取得鎖，另一個讀
取者其實也還是可以如下形式上取得鎖定並讀取
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11. Read-Write-Lock Mode (4)
 如果現在只剩一個讀取者，而寫入者試圖進行寫入，它也試圖先
取得鎖定，但發現鎖已經被讀取的一方擁有，於是先進入等待，
直到讀取的一方解除鎖定為止。
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12. Read-Write-Lock Mode (5)
 writerFirst是寫入優先的旗標，它確保只要有寫入的執行緒在等待
時，在解除鎖定的時候，可以優先由寫入執行緒取得鎖定，以確
保讀取者讀取到 的資料可以是最新的
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private boolean writerFirst = true; // 寫入優先
public synchronized void readLock() {
try {
while(writingWriters > 0 || (writerFirst && waitingWriters >
0)) {
wait();
}
}
catch(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
readingReaders++;
}
public synchronized void readUnLock() {
readingReaders--;
writerFirst = true;
notifyAll();
}
public synchronized void writeLock() {
waitingWriters++
try {
while(readingReaders > 0 || writingWriters > 0) {
wait();
}
}
catch(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
finally {
waitingWriters--;
}
writingWriters++;
}
public synchronized void writeUnLock() {
writingWriters--;
writerFirst = false;
notifyAll();
}

13. Two-phase Termination Mode (1)
 所謂的兩階段終止 (Two-phase termination)，即中止「運作階段
」，並完成「善後階段」，完整的完成執行緒的工作
 一個執行緒正在週期性的運作，在「運作階段」您送出了停止執
行緒的請求，這時候執行緒不該慌張的馬上終止目前的工作，而
是先完成這一次週期的工作，然後進入「善後階段」完成一些善
後的工作，例如 關閉檔案或網路串流
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public class SomeThread extends Thread {
private boolean isTerminated = false;
public void terminate() {
isTerminated = true;
}
public void run() {
while(!isTerminated) {
// ... some statements
}
}
}

14. Two-phase Termination Mode (2) 14
public class SomeThread extends Thread {
private boolean isTerminated = false;
public void terminate() {
isTerminated = true;
interrupt();
}
public boolean isTerminated() {
return isTerminated;
}
private void doWorkBeforeShutdown() {
// .... do some work before shutdown
}
public void run() {
try {
while(!isTerminated) {
// ... some statements
}
}
catch(InterruptedException e) {
}
finally {
doWorkBeforeShutdown();
}
}
}

15. Thank You