Concorrência em Java

1. Concorrência em Java Threads em Java

2. Máquina Virtual Java, Processos e Threads • Cada instância da JVM corresponde a um processo do sistema operacional hospedeiro. • A JVM não possui o conceito de processos – apenas implementa threadsinternamente.

3. Máquina Virtual Java, Processos e Threads • Ao ser iniciada, a JVM executa o método main() do programa na thread principal, e novas threads podem ser criadas a partir desta. • Threads de uma mesma JVM compartilham memória, portas de comunicação, arquivos e outros recursos.

4. Prioridade de Threads • Valor de 1 a 10; 5 é o default. • Threads herdam prioridade da threadque a criou. • Modificada com setPriority(int) . • Obtida com getPriority() .

5. Prioridades de Threads • 10 -> A -> B • 9 C • 8 • 7 D -> E -> F • 6 G • 5 H -> I • 4 • 3 • 2 -> J -> K • 1

6. Escalonamento de Threads • Threads com prioridades iguais são escalonadas em round-robin (rodízio), com cada uma ativa durante um quantum.

7. Escalonamento Pré-Emptivo • Threads de alta prioridade são executadas por um quantum, no esquema de rodízio até que as threads sejam concluídas.

8. Threads • Implementação de Threads no Java • Green Threads • Usadas em sistemas sem suporte a threads. • Threads e escalonamento implementados pela máquina virtual Java. • Threads Nativas • Usa threads nativas e escalonador do S.O. • Usada nos sistemas suportados oficialmente. • Linux, Solaris e Windows • Ideal em máquinas com >1 processador.

9. Ciclo de Vida de uma Thread

10. Estados das Threads em Java • Nascimento • Pronta: poderia ser executada, mas o processador está ocupado. • Em execução: quando está rodando. • Suspensa: • Bloqueada: aguarda operação de I/O. • Em Espera: aguarda alguma condição. • Dormindo: suspensa por um tempo de adormecimento. • Morta, quando é terminada.

11. Principais métodos de java.lang.Thread • run()contém o código executado pela thread. • start() dispara a execução de uma thread, que por sua vez chama o método run().

12. Outros métodos de java.lang.Thread • setName: configura o nome de uma thread. • getNamedevolve o nome de uma thread. • currentThread() devolve uma referência da thread em execução. • sleep() especifica quanto tempo a thread deve dormir. • interrupt() interrompe uma thread.

13. Outros métodos de java.lang.Thread • isInterrupteddetermina se a thread foi interrompida. • isAlive() devolve true se a thread não estiver morta. • join() esperaque a thread para a qualumamsgfoienviada, morra antes que a thread chamadorapossaprosseguir.

14. Outros métodos de java.lang.Thread • wait a thread entra num estado de espera por um recurso/objeto particular para o qual o wait foi chamado. • notify a thread em estado de espera torna-se pronta quando uma chamada notify é emitida por outra thread associada com aquele recurso/objeto. • notifyAlltodas as threads em estado de espera por um objeto tornam-se prontas quando notifyAll é feita por outra thread associada com aquele objeto.

15. Nome da Thread • Identificador não-único da Thread. • Pode ser definido ao criar a Thread com Thread(String) ou Thread(Runnable, String) • Se não for definido na criação, o nome da Thread será “Thread-n” (com n incremental) • Pode ser redefinido com setName(String) • Pode ser obtido através do método getName()

16. Threads na Linguagem Java • O conceito de thread está presente em Java através da classe java.lang.Thread. • Java também oferece : • Mecanismos para sincronização e controle de concorrência entre threads (monitor, semáforo e Locks).

17. Pool de Threads • Quando um programa possui muitas threads para serem executadas, pode-se agrupar threads para definir o que se chama de um pool de threads. • Java oferece classes e interfaces que facilitam o gerenciamento de um pool de threads. • Classes para gerenciamento de um pool de threads, existem e exemplos podem ser vistos em Deitel , Ed.6, Cap. 23, exemplos 25-4 e 23-5.

18. Gerenciando um Pool de Threads • java.lang.Objectjava.util.concurrent.Executors • A classe Executorsestende a classe raiz Object. • A classe Executors gerencia um grupo de threads. • InterfaceExecutor • InterfaceExecutorService

19. Interfaces e Classes para Gerenciar Pools de Threads • interfaceRunnable, para construir threads. • interfaceExecutor • classeExecutors(com s no final é uma classe). • interfaceExecutorService, para gerenciar threads através de seu método execute.

20. Interface Executor • public interface Executor • Uma interface com operaçõesparacriar um objetoqueexecutatarefassubmetidas via interface Runnable. • Esta interface provê um modo de desacoplarsubmissão de tarefa, do mecanismo de comocadatarefaseráexecutada, incluindodetalhes do uso de threads, scheduling e outrascoisas.

21. Interface Executor • Uma interface Executor é normalmenteusada, aoinvés de explicitamentecriar threads. • java.util.concurrent.Executor • ExecutorServiceé sub-interface de Executor.

22. Classe Executors • java.lang.Objectjava.util.concurrent.Executors • publicclassExecutorsextendsObject • Executorscontémmétodosquecriam e retornam um ExecutorService .

23. Interface ExecutorService • public interface ExecutorServiceextendsExecutor • Para usar pools de threads, instancie uma implementação da interface ExecutorService e entregue tarefas para execução.

24. Interface ExecutorService • As implementações de ExecutorServicepermitem que você estabeleça: • O número máximo do pool (número de threads). • O tipo de estrutura de dados para armazenar as tarefas. • Como criar e terminar threads. • Como tratar tarefas rejeitadas, quando o número de tarefas é maior que o número de threads no Pool de Threads.

25. Interface ExecutorService • Especificamos o número de tarefas ("worker threads“) a criar e o tamanho do pool de threads usados para executar as tarefas.

26. Pool de tamanho fixo • Um pool pode usar um número fixo de threads. • newFixedThreadPool(int) Cria um pool com número fixo de threads dado por int e uma fila ilimitada de tarefas.

27. Fixando número de threads // criaExecutorServiceparagerenciar threads ExecutorServicethreadExecutor = Executors.newFixedThreadPool(3);

28. Threads sob Demanda newCachedThreadPool() • Cria um pool de threads sem limite, com recuperação automática de threads (threads que já terminaram as tarefas são reutilizados para novas tarefas e novos threads são criados só se não houver thread "velha" disponível). • É uma boa opção quando há muitas tarefas pequenas a executar assincronamente. • Threads não usados por 60 segundos são removidos

29. Pool de Threads • Outro caso, por exemplo, pode usar um número fixo de threads, com menos threads do que tarefas. • Pool de Threads