Философия Java3
Шрифт:
Методы wait и notifyAII
Метод wait ожидает изменения некоторого условия, неподконтрольного для текущего метода. Довольно часто это условие изменяется в результате выполнения другой задачи. Активное ожидание, то есть проверка условия в цикле, нежелательно из-за неэффективного расходования вычислительных ресурсов. Таким образом, метод wait обеспечивает механизм синхронизации действий между задачами.
Важно понять, что метод sleep не освобождает объект блокировки. С другой стороны, метод wait снимает блокировку с объекта, тем самым позволяя остальным потокам вызывать другие синхронизированные методы объекта во время выполнения wait. Это очень важно, потому что обычно именно «другие»
Существует две формы метода wait. У первой формы аргумент имеет такой же смысл, как и аргумент метода sleep: это продолжительность интервала в миллисекундах, на который приостанавливается выполнение потока. Разница между методами состоит в следующем:
1. При выполнении метода wait блокируемый объект освобождается.
2. Выйти из состояния ожидания, установленного wait, можно двумя способами: с помощью уведомления notify или notifyAU либо по истечении срока ожидания.
Вторая, более распространенная форма вызывается без аргументов. Эта версия метода wait заставит поток простаивать, пока не придет уведомление notify или notifyAll.
Пожалуй, самое интересное в методах wait, notify и notifyAU — их принадлежность к общему классу Object, а не к классу потоков Thread. Хотя это и кажется немного нелогичным — размещение чего-то, относящегося исключительно к механизму потоков, в общем базовом классе — на самом деле это решение совершенно оправдано, поскольку означенные методы манипулируют блокировками, которые являются частью любого объекта. В результате ожидание (wait) может использоваться в любом синхронизированном методе, независимо от того, наследует ли класс от Thread или реализует Runnable. Вообще говоря, единственное место, где допустимо вызывать метод wait, — это синхронизированный метод или блок (метод sleep можно вызывать в любом месте, так как он не манипулирует блокировкой). Если вызвать метод wait или notify в обычном методе, программа скомпилируется, однако при ее выполнении возникнет исключение IllegalMonitorStateException с несколько туманным сообщением «текущий поток не является владельцем» («current thread not owner»). Это сообщение означает, что поток, востребовавший методы wait, notify или notifyAll, должен быть «хозяином» блокируемого объекта (овладеть объектом блокировки) перед вызовом любого из данных методов.
Вы можете «попросить» объект провести операции с помощью его собственного объекта блокировки. Для этого необходимо сначала захватить блокировку для данного объекта. Например, если вы хотите вызвать notifyAll для объекта х, то должны сделать это в синхронизируемом блоке, устанавливающем блокировку для х:
synchronized(x) { х notifyAllО;
}
Рассмотрим простой пример. В программе WaxOMatic.java задействованы два процесса: один наносит восковую пасту на автомашину (Саг), а другой полирует ее. Задача полировки не может приступить к работе до того, как задача нанесения пасты завершит свою операцию, а задача нанесения пасты должна ждать завершения полировки, чтобы наложить следующий слой пасты. Оба класса, WaxOn и WaxOff, используют объект Саг, который приостанавливает и возобновляет задачи в ожидании изменения условия:
//: concurrency/waxomatic/WaxOMatic.java // Простейшее взаимодействие задач, package concurrency.waxomatic, import java.util concurrent.*; import static net.mindview util.Print.*;
class Car {
private boolean waxOn = false; public synchronized void waxedО {
waxOn = true; // Готово к обработке notifyAll О;
}
public synchronized void buffedО {
waxOn = false; // Готово к нанесению очередного слоя notifyAll О;
}
public synchronized void waitForWaxingO throws InterruptedException { while(waxOn == false) waitO;
}
public synchronized void waitForBuffingO throws InterruptedException {
while(waxOn == true) продолжение &
waitO;
}
}
class WaxOn implements Runnable { private Car car;
public WaxOn(Car c) { car = c; } public void run { try {
while( IThread interruptedO) { printnbC'Wax On! "); Ti mellni t. MILLISECONDS. si eep( 200); car.waxedO; car.waitForBuffingO;
}
} catchdnterruptedException e) {
printC'Exiting via interrupt");
}
print("Ending Wax On task");
}
}
class WaxOff implements Runnable { private Car car;
public WaxOff(Car c) { car = c; } public void runO { try {
while(IThread.interruptedO) { car.waitForWaxingO; printnbC'Wax Off! "); Ti mellni t. MILLI SECONDS. s 1 eep (200); car.buffedO;
}
} catchdnterruptedException e) {
printC'Exiting via interrupt");
}
printC'Ending Wax Off task");
public class WaxOMatic {
public static void main(String[] args) throws Exception { Car car = new CarO;
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPoolО;
exec.execute(new WaxOff(car));
exec.execute(new WaxOn(car));
TimeUnit SECONDS.sieep(5); //
Небольшая задержка. .exec.shutdownNowO; // Прерывание всех задач
}
} /* Output:
Wax On! Wax Off! Wax On! Wax Off! Wax On! Wax Off! Wax On! Wax Off! Wax On! Wax Off! Wax On! Wax Off! Wax On! Wax Off! Wax On! Wax Off! Wax On! Wax Off! Wax On! Wax Off! Wax On! Wax Off! Wax On! Wax Off! Wax On! Exiting via interrupt Ending Wax On task Exiting via interrupt Ending Wax Off task *///:-
Класс Саг содержит одну логическую переменную waxOn, которая описывает текущее состояние процесса полировки.
Метод waitForWaxing проверяет флаг waxOn, и, если он равен false, вызывающая задача приостанавливается вызовом wait. Очень важно, что это происходит в синхронизированном методе. При вызове wait поток приостанавливается, а блокировка снимается. Последнее принципиально, потому что для безопасного изменения состояния объекта (например, для присваивания waxOn значения true, без чего приостановленная задача не сможет продолжить работу) блокировка должна быть доступна для другой задачи. В нашем примере при вызове другой задачей метода waxed, указывающего, что пришло время что-то сделать, для задания истинного значения waxOn необходимо установить блокировку. Затем waxed вызывает notifyAll; задача, приостановленная вызовом wait, активизируется. Для этого нужно сначала заново получить блокировку, освобожденную при входе в wait. Задача не активизируется, пока блокировка не станет доступной.
Использование каналов для ввода/вывода между потоками
Часто бывает полезно организовать взаимодействие потоков посредством механизмов ввода/вывода. Библиотеки потоков могут предоставлять поддержку ввода/вывода между потоками в форме каналов (pipes). Последние представлены в стандартной библиотеке ввода/вывода Java классами PipedWriter (позволяет потоку записывать в канал) и PipedReader (предоставляет возможность другому потоку считывать из того же канала).
Простой пример взаимодействия двух потоков через канал:
//• concurrency/PipedlO.java
// Использование каналов для ввода/вывода между потоками
import java.util.concurrent.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
import static net.mindview.util.Print.*;
class Sender implements Runnable {
private Random rand = new Random(47); private PipedWriter out = new PipedWriterO; pubTic PipedWriter getPipedWriterO { return out, } public void run { try {
while(true)
for(char с = 'А'; с <= 'z'; С++) { out write(c);