Философия Java3

Аналогия немного нарушается, когда дверь в ванную комнату снова открывается, и приходит время передать доступ другому потоку. Как люди на самом деле не становятся в очередь, так и здесь мы точно не знаем, кто «зайдет в ванную» следующим, потому что поведение планировщика потоков недетермини-ровано. Существует гипотетическая группа блокированных потоков, толкущихся у двери, и, когда поток, который занимал «ванную», разблокирует ее и уйдет, тот поток, что окажется ближе всех к двери, «войдет» в нее. Как уже было замечено, планировщику можно давать подсказки методами yield() и setPriority(), но эти подсказки необязательно будут иметь эффект, в зависимости от вашей платформы и реализации виртуальной машины JVM.

В Java есть встроенная поддержка для предотвращения конфликтов в виде ключевого слова synchronized. Когда поток желает выполнить фрагмент кода, охраняемый словом synchronized, он проверяет, доступен ли семафор, получает доступ к семафору, выполняет код и освобождает семафор.

Разделяемый ресурс чаще всего является блоком памяти, представляющим объект, но это также может быть файл, порт ввода/вывода или устройство (скажем, принтер). Для управления доступом к разделяемому ресурсу вы сначала помещаете его внутрь объекта. После этого любой метод, получающий доступ к ресурсу, может быть объявлен как synchronized. Это означает, что, если задача выполняется внутри одного из объявленных как synchronized методов, все остальные потоки не сумеют зайти ни в какой synchronized-метод до тех пор, пока первый поток не вернется из своего вызова.

Как известно, в окончательной версии кода поля класса обычно объявляются закрытыми (private), а доступ к их памяти осуществляется только посредством методов. Чтобы предотвратить конфликты, объявите такие методы синхронизированными (с помощью ключевого слова synchronized):

synchronized void f() { /* .. */ }

synchronized void g(){ /*.. */ }

Каждый объект содержит объект простой блокировки (также называемый монитором). При вызове любого синхронизированного (synchronized) метода объект переходит в состояние блокировки, и пока этот метод не закончит свою работу и не снимет блокировку, другие синхронизированные методы для объекта не могут быть вызваны. В только что рассмотренном примере, если для объекта вызывается метод f(), метод д() не будет вызван до тех пор, пока метод f() не завершит свою работу и не сбросит блокировку. Таким образом, монитор совместно используется всеми синхронизированными методами определенного объекта и предотвращает использование общей памяти несколькими потоками одновременно.

Один поток может блокировать объект многократно. Это происходит, когда метод вызывает другой метод того же объекта, который, в свою очередь, вызывает еще один метод того же объекта, и т. д. Виртуальная машина JVM следит за тем, сколько раз объект был заблокирован. Если объект не блокировался, его счетчик равен нулю. Когда задача захватывает объект в первый раз, счетчик увеличивается до единицы. Каждый раз, когда задача снова овладевает объектом блокировки того же объекта, счетчик увеличивается. Естественно, что все это разрешается только той задаче, которая инициировала первичную блокировку. При выходе задачи из синхронизированного метода счетчик уменьшается на единицу до тех пор, пока не делается равным нулю, после чего объект блокировки данного объекта становится доступен другим потокам.

Также существует отдельный монитор для класса (часть объекта Class), который следит за тем, чтобы статические (static) синхронизированные (synchronized). методы не использовали одновременно общие статические данные класса.

Синхронизация для примера EvenGenerator

Включив в программу EvenGenerator.java поддержку synchronized, мы можем предотвратить нежелательный доступ со стороны потоков:

//• concurrency/SynchronizedEvenGenerator java

// Упрощение работы с мьютексами с использованием

// ключевого слова synchronized

// {RunByHand}

public class

SynchronizedEvenGenerator extends IntGenerator { private int currentEvenValue = 0; public synchronized int nextO { ++currentEvenValue, Thread yieldO, // Ускоряем сбой ++currentEvenValue. return currentEvenValue.

}

public static void main(String[] args) {

EvenChecker test (new SynchronizedEvenGeneratorO);

}

} III ~

Вызов Thread.yield() между двумя инкрементами повышает вероятность переключения контекста при нахождении currentEvenValue в нечетном состоянии. Так как мьютекс позволяет выполнять критическую секцию не более чем одной задаче, сбоев не будет.

Первая задача, входящая в next(), устанавливает блокировку, а все остальные задачи, пытающиеся ее установить, блокируются до момента снятия блокировки первой задачей. В этой точке механизм планирования выбирает другую задачу, ожидающую блокировки. Таким образом, в любой момент времени только одна задача может проходить по коду, защищенному мьютексом.

Объекты Lock