CURSUS DE FORMATION AUX NOUVELLES TECHNOLOGIES DE DEVELOPPEMENT

UV Threads

Module Java Expert

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Deruelle LaurentCopyright © 2002 Laurent Deruelle

Module Java

Vue d’ensemble du langage Java Le langage Java : syntaxe et sémantique Programmation multi-tâche : les threads Accéder aux bases de données Composants réutilisables : le modèle MVC Développement Client/Serveur Présentation d’un IDE : WSAD / Forté / JBuilder Les serveurs d’applications J2EE Les Enterprise JavaBeans Ré-ingénierie d’applications Java

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Les Threads Java

Un thread n’est pas un objet Un thread est un flot de contrôle Un thread est une série d’instructions à exécuter Un thread est une séquence imbriquée d’appels de

méthodes

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Utilisation des Threads

Fenêtres Multiples Calcul en tâche de fond Animation Producteur/consommateur Serveur avec plusieurs clients (web ou autres) Recherche (base de données, web)

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L’Objet Thread

Un thread n’est pas un objet Un Thread est un objet et possède un cycle de vie Les Threads partagent la mémoire (processus)

void start()– Crée un nouveau thread et le rend exécutable

void run()– Le nouveau thread commence sa vie dans cette méthode

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Diagrame de Création Thread

Thread t = new BThread();

t.start();

Continuer();

Objet A

BThread() {}

void start() { // creation thread}

void run() { FaireTravail();}

Objet BThread (extends Thread)

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Diagrame de Création Thread

Thread t = new BThread();

t.start();

Continuer();

Objet A

BThread() {}

void start() { // creation thread}

void run() { FaireTravail();}

Objet BThread (extends Thread)

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Diagrame de Création Thread

Thread t = new BThread();

t.start();

Continuer();

Objet A

BThread() {}

void start() { // creation thread}

void run() { FaireTravail();}

Objet BThread (extends Thread)

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Diagrame de Création Thread

Thread t = new BThread();

t.start();

Continuer();

Objet A

BThread() {}

void start() { // creation thread}

void run() { FaireTravail();}

Objet BThread (extends Thread)

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Diagrame de Création Thread

Thread t = new BThread();

t.start();

Continuer();

Objet A

BThread() {}

void start() { // creation thread}

void run() { FaireTravail();}

Objet BThread (extends Thread)

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Diagrame de Création Thread

Thread t = new BThread();

t.start();

Continuer();

Objet A

BThread() {}

void start() { // creation thread}

void run() { FaireTravail();}

Objet BThread (extends Thread)

Module UV JavaPage 12 / 47

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Diagrame de Création Thread

Thread t = new BThread();

t.start();

Continuer();

Objet A

BThread() {}

void start() { // creation thread}

void run() { FaireTravail();}

Objet BThread (extends Thread)

Module UV JavaPage 13 / 47

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Diagrame de Création Thread

Thread t = new BThread();

t.start();

Continuer();

Objet A

BThread() {}

void start() { // creation thread}

void run() { FaireTravail();}

Objet BThread (extends Thread)

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Diagrame de Création Thread

Thread t = new BThread();

t.start();

Continuer();

Objet A

BThread() {}

void start() { // creation thread}

void run() { FaireTravail();}

Objet BThread (extends Thread)

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L’Interface Runnable

L’objet thread implémente cette interface La méthode run() de l’objet Thread appelle celle de

l’objet Runnable Ceci permet à des threads de s’exécuter dans

n’importe quel objet, sans utiliser l’héritage.

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Exemple d’objet Runnable

//Création de l’objet pouvant être indépendant

Imprimante imprimante = new Imprimante();

//l’objet devient indépendant

Thread t = new Thread(imprimante);

t.start(); //appel de run()

/******************************************/

class Imprimante implements Runnable {

public void run() {

while (true) { //boucle infinie

System.out.println(“Imprimante Prête”);

}}}

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Exemple d’objet Runnable

//Création de l’objet pouvant être indépendant

Imprimante imprimante = new Imprimante();

//l’objet devient indépendant

imprimante.start(); //appel de run()

/******************************************/

class Imprimante implements Runnable {

Thread t = null;

public void start()

{ t = new Thread(this); // le thread est interne

t.start(); // le thread est lancé

}

public void run() {

while (true) { //boucle infinie

System.out.println(“Imprimante Prête”);

}}}

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Cycle de vie d’un Thread

Né

BloquéExécutable

Mort

stop()

start()

stop()

Actif

Bloquer sur I/OI/O disponible

JVM

sleep(500)

réveiller

suspend()

resume()

attendre

notifier

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Blocage des Threads

Lorsque il y a une lecture depuis un flux, si l’entrée n’est pas disponible, le thread sera bloqué

Thread est suspendu (“bloqué”) jusqu’à ce que les I/O sont disponibles

Permettre aux autres threads d’être actif automatiquement Lorsque les I/O sont disponibles, thread se réveille et devient

“exécutable”

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Ordonnancement du Thread

En général, le thread exécutable avec la plus haute priorité est activé (running)

Java est priority-preemptive– Si un thread de haute-priorité se réveille, et un thread de

basse priorité s’exécute– Alors le thread de haute priorité s’exécute immédiatement

Permet l’exécution à la demande– utilisation efficace du CPU

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Famine d’un Thread

Si un thread de haute priorité n’est jamais bloqué. Alors tous les autres threads seront en attente de

CPU, et ne travailleront jamais. Prudence au niveau de la priorité d’un thread.

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Priorités d’un Thread : Stratégies Générale

Threads qui ont beaucoup de travail à réaliser, devrait avoir une priorité plus faible.

Donner une priorité élever pour les tâches courtes. Donner aux threads devant faire des I/O une haute

priorité.– se réveiller, calculer immédiatement les données, attendre de

nouveau les I/O.

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Les Conditions de la Course

Deux threads modifient simultanément un objet Les deux threads “courent” pour stocker leurs valeurs Au final, le dernier “gagne la course” (En fait, les deux perdent)

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Exemple de Conditions de Course

class Compte {

int solde;

public void depot(int valeur)

{

int nouveauSolde;

nouveauSolde = solde + valeur;

solde = nouveauSolde;

return ;

}

}

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Exemple de Conditions de Course

class Compte {

int solde;

public void depot(int valeur)

{

int nouveauSolde;

nouveauSolde = solde + valeur;

solde = nouveauSolde;

return ;

}

} Que se passe-t-il si l’Ordonnanceur change les threads ici?

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Synchronisation de Thread

Mot clé du Langage : synchronized Apporte un lock sur un objet

– Lock exclusif pour le thread

Si le lock n’est pas disponible, le thread sera bloqué

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Exemple Synchronization

class Compte { private int solde; synchronized public void depot(int valeur) { int nouveauSolde; nouveauSolde = solde + valeur; solde = nouveauSolde ; } synchronized public void retirer(int valeur) { int nouveauSolde ; nouveauSolde = solde - valeur; solde = nouveauSolde ; }}

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Synchronisation de Thread

Protège l’accès au code, pas aux données– Faire des membres de données privé

– Synchroniser les méthodes d’accès aux données

Mettre un “champs de force” autour de l’objet bloqué, afin qu’aucun autres threads ne puissent entrer

• Actuellement, on bloque uniquement l’accès aux autres threads synchronisés

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Inter-blocage de Threads (Deadlock)

Si deux threads sont en compétition pour plus d’un lock

Exemple: transfert bancaire entre deux comptes– Thread A possède un lock sur le compte 1 et veut un lock

sur le compte 2

– Thread B possède un lock sur le compte 2 et veut un lock sur le compte 1

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Eviter le Deadlock

Pas de solutions universelles Ordonné l’ acquisition d’un lock Timeout Minimiser ou supprimer la synchronisation

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Wait et Notify

Permettre à deux threads de coopérer Basé sur un objet lock simple partagé

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Wait et Notify: Code

consommateur:synchronized (lock) {

while (!resourceAvailable()) {

lock.wait();

}

consumeResource();

}

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Wait and Notify: Code

Producteur:produceResource();

synchronized (lock) {

lock.notifyAll();

}

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Séquence du Wait/Notify

Objet Lock

ConsommateurThread

ProducteurThread

1. synchronized(lock){

2. lock.wait();

3. produceResource()4. synchronized(lock) {5. lock.notify();6.}

7. Récupèrer le lock8. Retour du wait()

9. consumeResource();10. }

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Séquence du Wait/Notify

Objet Lock

ConsommateurThread

ProducteurThread

1. synchronized(lock){

2. lock.wait();

3. produceResource()4. synchronized(lock) {5. lock.notify();6.}

7. Récupèrer le lock8. Retour du wait()

9. consumeResource();10. }

Module UV JavaPage 36 / 47

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Séquence du Wait/Notify

Objet Lock

ConsommateurThread

ProducteurThread

1. synchronized(lock){

2. lock.wait();

3. produceResource()4. synchronized(lock) {5. lock.notify();6.}

7. Récupèrer le lock8. Retour du wait()

9. consumeResource();10. }

Module UV JavaPage 37 / 47

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Séquence du Wait/Notify

Objet Lock

ConsommateurThread

ProducteurThread

1. synchronized(lock){

2. lock.wait();

3. produceResource()4. synchronized(lock) {5. lock.notify();6.}

7. Récupèrer le lock8. Retour du wait()

9. consumeResource();10. }

Module UV JavaPage 38 / 47

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Séquence du Wait/Notify

Objet Lock

ConsommateurThread

ProducteurThread

1. synchronized(lock){

2. lock.wait();

3. produceResource()4. synchronized(lock) {5. lock.notify();6.}

7. Récupèrer le lock8. Retour du wait()

9. consumeResource();10. }

Module UV JavaPage 39 / 47

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Séquence du Wait/Notify

Objet Lock

ConsommateurThread

ProducteurThread

1. synchronized(lock){

2. lock.wait();

3. produceResource()4. synchronized(lock) {5. lock.notify();6.}

7. Récupèrer le lock8. Retour du wait()

9. consumeResource();10. }

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Séquence du Wait/Notify

Objet Lock

ConsommateurThread

ProducteurThread

1. synchronized(lock){

2. lock.wait();

3. produceResource()4. synchronized(lock) {5. lock.notify();6.}

7. Récupèrer le lock8. Retour du wait()

9. consumeResource();10. }

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Séquence du Wait/Notify

Objet Lock

ConsommateurThread

ProducteurThread

1. synchronized(lock){

2. lock.wait();

3. produceResource()4. synchronized(lock) {5. lock.notify();6.}

7. Récupèrer le lock8. Retour du wait()

9. consumeResource();10. }

Module UV JavaPage 42 / 47

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Séquence du Wait/Notify

Objet Lock

ConsommateurThread

ProducteurThread

1. synchronized(lock){

2. lock.wait();

3. produceResource()4. synchronized(lock) {5. lock.notify();6.}

7. Récupérer le lock8. Retour du wait()

9. consumeResource();10. }

Module UV JavaPage 43 / 47

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Séquence du Wait/Notify

Objet Lock

ConsommateurThread

ProducteurThread

1. synchronized(lock){

2. lock.wait();

3. produceResource()4. synchronized(lock) {5. lock.notify();6.}

7. Récupérer le lock8. Retour du wait()

9. consumeResource();10. }

Module UV JavaPage 44 / 47

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Séquence du Wait/Notify

Objet Lock

ConsommateurThread

ProducteurThread

1. synchronized(lock){

2. lock.wait();

3. produceResource()4. synchronized(lock) {5. lock.notify();6.}

7. Récupérer le lock8. Retour du wait()

9. consumeResource();10. }

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Wait/Notify: Détails

Souvent l’objet lock est la ressource elle-même Parfois l’objet lock est le thread producteur lui-même

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Wait/Notify: Détails

Doit Boucler sur le wait(), dans le cas où d’autres thread s’approprient la ressource...– Après que vous êtes notifiés– Avant que vous acquérez le lock et que vous récupérez la

main suite au wait()

Utiliser lock.notifyAll() si il y a plus d’un thread en attente

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Exemple Wait/Notify : Queue Bloquante

class BlockingQueue extends Queue {

public synchronized Object remove() {

while (isEmpty()) {

wait(); // really this.wait()

}

return super.remove();

}

public synchronized void add(Object o) {

super.add(o);

notifyAll(); // this.notifyAll()

}

}