Métodos Sincronizados

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1 Programação Paralela e Distribuída Ordenação e Sincronização em Java Prof. Msc. Marcelo Iury de Sousa Oliveira marceloiury@gmail.com Métodos Sincronizados Todo objeto com métodos synchronized tem um monitor. Os monitores não podem ser acessados diretamente pela aplicação. Os monitores são acessados por: Métodos synchronized Blocos synchronized 1

2 Métodos Sincronizados Um método é definido como synchronized, o mesmo precisa obter o monitor associado ao objeto para executar. Os métodos não synchronized não requerem o monitor, e por isso, podem ser chamados a qualquer momento. Métodos Sincronizados Os métodos synchronized possuem acesso exclusivo ao dado encapsulado pelo objeto, se o dado é acessado apenas por métodos synchronized. 2

3 Métodos Sincronizados Block Synchronization Blocos sincronizados são blocos rotulados como synchronized A palavra chave synchronized recebe como parâmetro um objeto que possui o monitor a ser adquirido 3

4 Block Synchronization Esperando e Notificando Métodos para bloqueio e desbloqueio em java: notify() notifyall wait() wait(long) wait(long,int) 4

5 Esperando e Notificando Métodos wait bloqueam a thread que o chama libera o monitor associado ao objeto Métodos notify acordam uma thread. Não liberam o monitor Não necessariamente executam de imediato Interface ReadWriteLock Possui dois Locks: readlock(): para acesso compartilhado de threads com direito de leitura (acesso) writelock(): para acesso exclusivo de uma thread com direito de escrita (modificação) Implementada por ReentrantReadWriteLock Por default não garante a ordem de liberação nem preferência entre leitores e escritores Ordenação FIFO é garantida passando o valor true para o construtor da classe 5

6 Classe ReentrantReadWriteLock Ex: Classe Conta com ReentrantReadWriteLock Conditions Locks podem ser associados a condições de acesso usando a classe Condition Seu uso é mais flexível que em monitores Condição deve ser associada a um Lock Criada com o método newcondition() de Lock Principais métodos: await(): aguarda condição ser alterada; tempo limite de espera pode ser estipulado signal(): sinaliza que houve alteração da condição, tirando uma thread da fila signalall(): retira todas as threads da fila 6

7 Exemplo de Conditions Part.1 Exemplo de Conditions Part. 2 7

8 E para os casos que os recursos podem ser ocupados por mais de um processo/thread? Semaforos Permite controlar o número de acessos simultâneos a um dado ou recurso Métodos da classe Semaphore Semaphore(int acessos [, boolean ordem]): construtor; parâmetros definem o número de acessos simultâneos possíveis e se a ordem de liberação de threads em espera será FIFO acquire(): solicita acesso a um dado ou recurso, entrando em espera se todos os direitos it de acesso estiverem sendo usados release(): libera um direito de acesso 8

9 Exemplo de Semaforos Outras facilidades de concorrência em Java 9

10 Concorrência na API Java Algumas classes da API Java controlam a concorrência internamente thread safe Ex.: Vector, Hashtable,... Outras classes são não fazem o controle São thread unsafe, ou seja, não garantem a sua consistência se usadas por várias threads Estas classes são em geral mais rápidas, pois controle de concorrência reduz o desempenho Classes thread unsafe devem ser protegidas se forem usadas por mais de uma thread Ex.: componentes do Swing, LinkedList,... Collections.sychronizedXXX(Collection thread unsafe) Interface BlockingQueue<E> Fornece métodos para acesso a uma fila de elementos genérica que bloqueia automaticamente se alguma condição impedir o acesso Principais métodos: put() coloca elemento na fila, aguardando se ela estiver cheia take() retira o elemento da fila, aguardando se ela estiver vazia remainingcapacity() informa o número de lugares restantes na fila 10

11 Implementações de BlockingQueue ArrayBlockingQueue: array bloqueante DelayQueue: fila na qual um elemento só pode ser retirado após seu delay expirar LinkedBlockingQueue: fila encadeada bloqueante PriorityBlockingQueue: fila bloqueante com acesso aos elementos em ordem de prioridade SynchronousQueue: cada put() é sincronizado com um take() Pacote java.concurrent.atomic O pacote java.util.concurrent.atomic fornece classes thread safe equivalentes a alguns tipos de dados do Java: AtomicBoolean AtomicInteger e AtomicIntegerArray AtomicLong e AtomicLongArray AtomicReference e AtomicReferenceArray etc. 11

12 Pacote java.concurrent.atomic Exemplos de métodos: get(), set(): retorna/altera valor atomicamente compareandset(): compara o valor e, caso seja igual, o modifica getandadd(): retorna valor atual e adiciona addandget(): adiciona e retorna novo valor getanddecrement(), getandincrement(): retorna valor atual e decrementa/incrementa decrementandget(), incrementandget(): decrementa/incrementa e retorna novo valor 12