Многопоточное программирование в Java

Автор

Страниц

Год

—

Многопоточность - современный и неотъемлемый инструмент для эффективной работы в многопроцессорных системах. Разработчики программных приложений, особенно на языке программирования Java, знают об этом прекрасно.

Java является одним из наиболее популярных языков программирования, которые поддерживают многопоточность. Это означает, что разработчики в Java могут легко создавать и управлять потоками для параллельного выполнения кода с минимальными затратами.

Одна из основных возможностей Java в области многопоточности - это работа с процессами и потоками. Разработчики могут создавать и управлять процессами и потоками в Java, что позволяет им эффективно использовать ресурсы компьютера.

Для управления и синхронизации потоков в Java существуют различные механизмы. Один из таких механизмов - это пул потоков, который представляет собой набор заранее созданных потоков, готовых к выполнению задач. Использование пула потоков позволяет сократить накладные расходы на создание и уничтожение потоков, а также обеспечивает более эффективное использование ресурсов.

Помимо пула потоков, Java также предлагает потокобезопасные коллекции, которые гарантируют корректное выполнение операций с коллекциями в многопоточной среде. Это очень полезно, когда несколько потоков используют одну и ту же коллекцию и нужно избежать конфликтов и ошибок.

Синхронизаторы - это еще один механизм Java, предназначенный для синхронизации работы потоков. Они позволяют разработчикам контролировать порядок выполнения операций между потоками и синхронизировать доступ к общим ресурсам.

Наконец, Java предлагает возможность использовать параллельные потоки Stream, которые позволяют обрабатывать данные параллельно и ускорять выполнение операций.

Все эти механизмы и инструменты, предоставляемые Java для работы с многопоточностью, делают ее одним из наиболее предпочтительных языков программирования для создания многопроцессорных приложений. Благодаря им, разработчики имеют возможность улучшить производительность и эффективность своих приложений.

Читать бесплатно онлайн Многопоточное программирование в Java - Тимур Машнин

ISBN 978-5-0053-1464-2

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Процессы и потоки

Чтобы начать работу с основами многопоточного программирования, давайте начнем с изучения потоков.

Каждая операционная система поддерживает потоки в той или иной форме.

Вначале, все усилия по повышению производительности процессоров были направлены на наращивание тактовой частоты, но со все большим увеличением частоты, наращивать её стало тяжелее, так как это требовало увеличения охлаждения процессоров.

Поэтому инженеры стали добавлять ядра в процессор, так и возникли многоядерные процессоры.

Принцип увеличения производительности процессора за счёт нескольких ядер, заключается в разделении выполнения потоков или различных задач на несколько ядер.

На самом деле, можно сказать, что практически каждый процесс, запущенный у вас в системе, имеет несколько потоков.

Операционная система может виртуально создать для себя множество потоков и выполнять их все как бы одновременно, даже если физически процессор и одноядерный.

Например, Windows – это многозадачная операционная система, то есть она может одновременно выполнять две и более программ или процессов.

И Windows – это также и многопоточная операционная система.

Это означает, что в действительности программы состоят из ряда более простых потоков выполнения.

Выполнение этих потоков планируется так же, как и выполнение процессов.

Если процессор одноядерный, и так как несколько потока выполняются у нас одновременно, то нужно создать для пользователя, эту самую одновременность выполнения.

Операционная система, делает это хитро, за счет переключения между выполнением этих потоков (эти переключения мгновенны и время идет в миллисекундах).

То есть, система некоторое время выполняет один поток, затем резко переключается на выполнение другого потока, и так далее по кругу.

Таким образом, создается впечатление одновременного выполнения нескольких задач.

Но при этом теряется производительность.

Если процессор многоядерный, тогда переключения может не потребоваться.

Система будет посылать каждый поток на отдельное ядро.

Несколько потоков могут выполняться одновременно, каждый на своем ядре.

Но тут есть проблема.

Для использования преимуществ многоядерности, код программы должен быть оптимизирован для выполнения на многоядерных процессорах.

Это означает, что программа, или процесс, должна быть максимально распараллелена в коде по отдельным задачам.

Если у вас есть многоядерный процессор, и у нас есть два ядра или два процессора P0 и P1, у вас будет возможность создать единицы выполнения, называемые потоками, T1, T2, T3.

И операционная система сама позаботится о планировании этих потоков на процессорах по мере их доступности.

Таким образом вы получаете многопоточное выполнение.

Платформа Java обеспечивает поддержку многопоточности с помощью пакета java.util.concurrent.

В многопоточном программировании существуют две основные единицы исполнения – это процессы и потоки.

И многопоточное программирование на Java в основном касается потоков.

Чем отличается поток от процесса?

Процесс имеет автономную среду исполнения.

Обычно процесс имеет полный, приватный набор базовых ресурсов среды выполнения, например, каждый процесс имеет собственное выделенное пространство памяти.

Продолжить чтение

Вам может понравиться: