Многопоточное программирование в Java

Теперь, вы можете столкнуться с ситуацией, когда вам нужно выполнить некоторые длительные задачи в отдельных потоках.

И возможно, вам нужно будет завершить работу какой-либо задачи еще до того, как задача будет полностью выполнена, с помощью остановки соответствующего потока.

Например, при закрытии приложения, которое может использовать несколько потоков, и они могут быть не завершены в момент закрытия приложения.

Как запросить задачу, выполняемую в отдельном потоке, закончиться раньше?

Как заставить задачу реагировать на такой запрос?

В этом примере создается задача, которая печатает числа от 0 до 9 в консоли.

После печати числа, задача должна подождать 1 секунду перед печатью следующего числа.

Задача выполняется в отдельном потоке, отличном от основного потока приложения.

После запуска задачи основной поток должен подождать 3 секунды и затем завершить работу.

При завершении работы приложение должно запросить завершение выполняемой задачи.

Перед тем, как полностью закрыть приложение, приложение должно максимально ждать 1 сек для завершения задачи.

Задача должна ответить на запрос завершения, немедленно останавливаясь.

Общее выполнение задачи занимает не менее 9 секунд.

Поэтому задача не сможет распечатать все десять чисел от 0 до 9.

Для запроса на прерывание потока, основной поток вызывает метод прерывания interrupt.

В Java один поток не может просто остановить другой поток.

Поток может только запросить остановку другого потока.

И запрос выполняется в виде вызова метода interrupt.

Вызов метода interrupt в экземпляре Thread устанавливает флаг прерывания как true.

Если этот поток заблокирован вызовом методов wait, join или sleep, то его статус прерывания будет очищен, и он выбросит исключение InterruptedException.

Таким образом, как только taskThread прерывается основным потоком, Thread.sleep (1000) отвечает на прерывание, выбрасывая исключение.

Исключение InterruptedException обрабатывается, прерывая цикл и тем самым заканчивая задачу раньше.

Таким образом, чтобы задача немедленно реагировала на запрос прерывания, можно использовать обработку исключения InterruptedException.

После очистки статуса прерывания, подтвердить этот статус можно самопрерыванием с помощью вызова Thread.currentThread(). interrupt ().

И без использования обработки InterruptedException, прервать цикл задачи можно, проверяя статус прерывания с помощью вызова Thread.isInterrupted ().

Синхронизация потоков

Теперь, когда мы рассмотрели потоки, давайте разберем ключевую концепцию в многопоточном программировании, которая идет рука об руку с потоками, и это блокировки.

Потоки взаимодействуют между собой, главным образом, путем совместного доступа к полям объектов.

Это взаимодействие делает возможными два вида ошибок: интерференция потоков и ошибки согласованности памяти.

Предположим, что у нас есть очень простой метод объекта, который принимает число и увеличивает его на единицу.

Другой метод этого объекта уменьшает это число на единицу.

Предположим, есть два потока T1 и T2, и один поток хочет увеличить число, а другой поток хочет уменьшить число.

Эти два потока могут быть запланированы на двух разных ядрах, и они могут читать и записывать поле объекта в одно и то же время, и результат будет непредсказуемым.

При одновременной записи возникнет интерференция потоков.

А при одновременной записи и чтении возникнет ошибка согласованности памяти.

Как нам избежать ситуации, когда два потока хотят получить доступ к одному и тому же объекту одновременно?

Для этого используется блокировка.

Java обеспечивает блокировки для защиты определенных частей кода, которые будут выполняться несколькими потоками одновременно.

Самый простой способ блокировки определенного метода — это определить метод с ключевым словом synchronized.

Ключевое слово synchronized в Java обеспечивает:

Что только один поток может одновременно выполнять блок кода

Что каждый поток, входящий в синхронизированный блок кода, видит результаты всех предыдущих модификаций, которые были защищены одной и той же блокировкой.

Синхронизация необходима для взаимоисключающего доступа к блокам и для надежной связи между потоками.

Синхронизация метода обеспечивает, что, когда один поток выполняет синхронизированный метод объекта, все другие потоки, которые вызывают синхронизированные методы этого объекта приостанавливают выполнение до тех пор, пока первый поток не закончит свою работу с объектом.

Когда синхронизированный метод завершится, он автоматически установит причинно-следственную связь для последующего вызова синхронизированного метода этого объекта.

Это гарантирует, что изменения состояния объекта будут видны для всех потоков.

Когда поток вызывает синхронизированный метод, он автоматически получает внутреннюю блокировку для объекта этого метода и освобождает его при возврате метода.

Освобождение блокировки происходит, даже если возврат метода был вызван неперехваченным исключением.

Другими словами, каждый объект в Java имеет ассоциированный с ним монитор.