Bài 7: Giới thiệu vềThreads pptx

 Một ứng dụng có thể chia làm nhiều nhiệm vụ, mỗi nhiệm vụ có thể gán cho một thread  Nhiều thread cùng thực hiện đồng thời, gọi là Multithreading.. Tạo thread Đối tượng thread có t

Giới thiệu về Threads

Bài 07

 Thiết lập thuộc tính cho threads

 Tìm hiểu về daemon thread

Multitasking & Multithreading

 Multitasking là khả năng chạy 1 or nhiều chương

trình cùng lúc.

 Operating system sẽ điều khiển bằng cách lập lịch

cho các chương trình đó.

 Multithreading là khả năng thực hiện các phần

khác nhau của một chương trình một cách độc lập

nhau.

 Thread là một đoạn mã nhỏ nhất mà có thể thực thi

được, nó thực thi một nhiệm vụ cụ thể nào đó.

 Một ứng dụng có thể chia làm nhiều nhiệm vụ, mỗi

nhiệm vụ có thể gán cho một thread

 Nhiều thread cùng thực hiện đồng thời, gọi là

Multithreading.

 Các thread có vẻ như thực hiện đồng thời, nhưng

thực tế ko phải vậy…

Ưu điểm của Multithreading

 Multithreading có chi phí thấp hơn multitasking (về

 Các tiến trình trong multitasking gọi nhau phải chịu

chi phí lơn hơn các thread trong multithreading.

 Multithreading cho phép chúng ta thiết kế chương

trình hiệu quả hơn mà sử dụng ít tài nguyên CPU

 Multithreading còn cho phép chúng ta điều khiển cho

các thread sleep một t/g trong khi các thread khác

vẫn hoạt động mà ko làm cho hệ thống bị pause.

ứng dụng của thread

 Tính toán 2 phép tính đồng thời

 Vừa nghe nhạc, vừa xem ảnh đồng thời

 Hiển thị cùng lúc nhiều ảnh trên màn hình

Tạo threads

 Chương trình sẽ bị ngắt quãng khi thread main bị stop

 Main thread có thể được điều khiển thông qua đối tượng

thread

 Tham chiếu đến main thread có thể nhận được bằng cách gọi

method currentThread() của lớp Thread

 Khi chương trình java thực hiện thì luôn có

một thread chạy đó là thread main

Tạo thread

 Đối tượng thread có thể được tạo theo 2 cách:

 Định nghĩa một lớp là lớp con của lớp Thread được định nghĩa trong gói java.lang

 class mythread extends Thread

 Định nghĩa một lớp là implements của Runnable

interface.

 class mythread implements Runnable

Tạo thread

 Khi phương thức start() được gọi, thì tài nguyên

hệ thống sẽ được cấp phát cho thread đó và nó sẽ

được lập lịch để chạy.

 Sau đó phải gọi phương thức run()

 Sau khi một thread mới được khởi tạo, chúng

ta có thể gọi phương thức start()để start

một thread, trái lại nó sẽ là một đối tượng

thread rỗng, ko được cấp phát tài nguyên.

Mythread t = new Mythread();

t.start();

public void run() {

while(true)

{

try

{ System.out.println("This is the child thread");

Thread.sleep(500);

}

catch(InterruptedException e)

{ } } } }

Tạo thread

Ví dụ

Tạo một thread bằng cách kế thừa lớp Thread.

class MyThread extends Thread

Tạo thread

ví dụ 2:

Tạo thread từ việc implement Runnable interface

class MyThread2 implements Runnable

Trạng thái của Thread

 Born: một thread vừa được tạo ra thì nó ở

trạng thái born

 Ready: Sau khi thread được tạo, nó ở trạng thái sẵn sàng đợi phương thức start()

được gọi.

Trạng thái của thread

 Running: Thread ở trạng thái running khi phương thực start đã được gọi

 Sleeping: thread đang hoạt động cũng có thể

bị ngắt quãng bằng cách gọi phương thức

sleep() Thread sẽ chuyển sang trạng thái

sleeping một khoảng thời gian.

Trạng thái của thread

 Waiting: Thread sẽ ở trạng thái này khi

phương thức wait() được gọi Nó được sử dụng khi 2 hay nhiều thread chạy cùng nhau.

 Blocked: thread rơi vào trạng thái này khi

nó đợi dữ liệu như thao tác input/output.

 Dead: thread rơi vào trạng thái này khi

phương thức run() kết thúc hoặc phương

Các trạng thái của thread

New Thread (BORN)

READY

RUNNING

DEAD SLEEPING

Một số method của lớp thread

 final boolean isAlive() : trả về giá trị true nếu

thread còn tồn tại

 final String getName() : trả về tên của thread.

 void start() :

Một số method của lớp thread

 final void join() throws

InterruptedException : đợi cho đến khi thread

Một số method của lớp thread

 final boolean isDaemon() : kiểm tra xem có

phải là Daemon thread ko.

 static int activeCount(): đếm số thread

đang hoạt động

 Thread có thể được xét mức ưu tiên khác nhau (là

 2 phương thức để thiết lập priority:

 final void setPriority( int newp):

thay đổi mức ưu tiên hiện tại

 final int getPriority(): trả về mức ưu tiên.

Daemon threads

 2 loại thread trong java:

 User threads: đc tạo bởi người dùng

 Daemon threads: các thread làm việc dưới background và

nó cung cấp dịch vụ cho các thread khác

 Ví dụ: – the garbage collector thread

 Khi thread của người dùng thoát, JVM sẽ kiểm tra

xem còn các thread nào đang chạy ko?

 Nếu có thì nó sẽ lập lịch cho các thread đó

 Nếu chỉ có Daemon thread hoạt động thì nó sẽ

thoát.

Daemon threads

 Chúng ta cũng có thể thiết lập cho một thread là

Daemon thread nếu muốn chương trình chính đợi cho đến khi thread kết thúc.

 Thread có 2 phương thức để làm việc với Daemon

thread:

một Thread thành Daemon thread

thread có phải là Daemon thread ko?

 Một chương trình có nhiều tuyến cùng chạy đồng thời,

các tuyến dùng chung vùng dữ liệu của chương trình.

 Điều phối giữa các tuyến:

 Các luồng có quyền ưu tiên cao hơn có cơ hội nhận thời gian

sử dụng CPU để hoàn thành trước các luồng ưu tiên thấp

hơn

 Khi một luồng đang được chạy, luồng có quyền ưu tiên cao

hơn có thể giành quyền sử dụng CPU (cơ chế lập lịch của

JVM)

 Nếu các luồng có quyền ưu tiên như nhau thì một luồng bất

kì sẽ được lựa chọn

 Điều phối giữa các tuyến:

 Khi một luồng giành quyền sử dụng CPU thì nó sẽ thực hiện

cho đến khi một trong các sự kiện sau:

 Phương thức run() kết thúc.

 Một luồng có quyền ưu tiên cao hơn.

 Nó gọi sleep() or yield()-nhượng bộ

 Khi gọi yield() luồng sẽ đưa cho các luồng khác cùng quyền

ưu tiên cơ hội sử dụng CPU, nếu không có luồng nào khác

cùng quyền ưu tiên tồn tại thì nó sẽ thực hiện tiếp

 Khi gọi sleep() luồng sẽ ngủ một khoảng thời gian

mili-seconds, khi đó bất kì một luồng nào khác cũng có thể sử

dụng CPU

Một số phương thức của thread

 Phương thức join():

 Khi một luồng (A) gọi phương thức join() của một luồng nào

đó (B), luồng hiện hành (A) sẽ bị khóa chờ (blocked) cho đến

khi luồng đó kết thúc (B)

 Phương thức interrupt():

 Đặt trạng thái luồng ngắt (không ngừng hẳn luồng)

 Phương thức interrupted()

 Phương thức này trả lại một giá trị boolean cho biết trạng

thái ngắt quãng của luồng hiện thời

 Phương thức này cũng đặt lại trạng thái của luồng hiện thời

thành không ngắt

Đồng bộ luồng

 Khi nhiều luồng cùng truy xuất đến một nguồn tài

nguyên -> cần đồng bộ

 Ví dụ: đọc/ghi trên cùng 1 file, sửa đổi trên cùng 1 đối tượng

 Trong trường hợp này dữ liệu cần phải được đồng bộ,

đảm bảo được trạng thái an toàn.

 Để đảm bảo tài nguyên chia sẻ chỉ được truy xuất bởi

một luồng -> ta sử dụng cơ chế synchronization.

Đồng bộ luồng

 Dùng từ khoá synchronized trên các phương thức để

thực hiện đồng bộ hoá.

 Đối tượng khai báo phương thức synchronized sẽ có

một bộ giám sát (monitor) Bộ giám sát đảm bảo tại

mỗi thời điểm chỉ có một tuyến được gọi phương thức

synchronized.

 Khi một tuyến gọi phương thức synchronized, đối

tượng sẽ bị khoá Khi tuyến đó thực hiện xong

phương thức, đối tượng sẽ được mở khoá.

Đồng bộ luồng

 Trong khi thực thi phương thức synchronized, một

tuyến có thể gọi wait() để chuyển sang trạng thái chờ

cho đến khi một điều kiện nào đó xảy ra

 Khi thực hiện xong công việc trên đối tượng, một

tuyến cũng có thể thông báo (notify) cho các tuyến

khác đang chờ để truy nhập đối tượng.

 Deadlock: Tuyến A chờ tuyến B và tuyến B cũng chờ

tuyến A.

Quan hệ Producer-Consumer

 Giả sử có 2 tuyến:Producer ghi dữ liệu vào một buffer

và Consumer đọc dữ liệu từ buffer => Cần có sự đồng

bộ hoá nếu không dữ liệu có thể bị Producer ghi đè

trước khi Consumer đọc được hoặc Consumer có thể

đọc một dữ liệu nhiều lần khi Producer chưa sản xuất

kịp.

Quan hệ Producer-Consumer

 Giải pháp đồng bộ hoá:

 Trước khi tiếp tục sinh dữ liệu và đưa vào buffer,

Producer phải chờ (wait) Consumer đọc xong dữ

liệu từ buffer.

 Khi Consumer đọc xong dữ liệu, nó sẽ thông báo

(notify) cho Producer biết để tiếp tục sinh dữ liệu.

 Nếu Consumer thấy trong buffer không có dữ liệu

hoặc dữ liệu đó đã được đọc rồi, nó sẽ chờ (wait)

cho tới khi nhận được thông báo có dữ liệu mới.

 Khi Producer sản xuất xong dữ liệu, nó thông báo

(notify) cho Consumer biết.

Vídụvề P-C: Không đồng bộ

class Buffer

{ private int buffer = -1;

public void set( int value )

class Consumer extends Thread

{ private Buffer sharedBuffer;

public Consumer( Buffer shared )

{ super( "Consumer" ); sharedBuffer = shared; }

public void run()

{ for ( int count = 1; count <= 5; count++ )

{ try

{ Thread.sleep( ( int ) ( Math.random() * 3000 ) ); System.out.println( "Consumer reads " +sharedBuffer.get());

} catch ( InterruptedException e ) {e.printStackTrace();}

} System.out.println( getName() + " finished.");

}

public class SharedBufferTest1

{

public static void main( String [] args )

{ // create shared object used by threads

Buffer sharedBuffer = new Buffer();

// create producer and consumer objects

Producer producer = new Producer( sharedBuffer );

Consumer consumer = new Consumer( sharedBuffer );

producer.start(); // start producer thread

consumer.start(); // start consumer thread

}

}

Kết quả khi không đồng bộ

Vídụvề P-C: đồng bộ

class Buffer // Thiết kế lại lớp Buffer

{

private int buffer = -1;

private boolean writable = true;

public synchronized void set( int value )

Kết quả khi đồng bộ

Producer writes 1Consumer reads 1Producer writes 2Consumer reads 2Producer writes 3Consumer reads 3Producer writes 4Consumer reads 4Producer writes 5Producer finished

Consumer reads 5