Engenharia de ComputaoTpicos Especiais I

Programao concorrente: Threads

Prof. Jan Erik Natal, 2015.1

Introduo

2 /24

Em vrias situaes, precisamos "rodar duas coisas ao mesmo

tempo". Imagine um programa que gera um relatrio muito grande

em PDF. um processo demorado e, para dar alguma satisfao

para o usurio, queremos mostrar uma barra de progresso.

Queremos ento gerar o PDF e ao mesmo tempo atualizar a

barrinha.

Pensando um pouco mais amplamente, quando usamos o

computador tambm fazemos vrias coisas simultaneamente:

queremos navegar na internet e ao mesmo tempo ouvir msica.

A necessidade de se fazer vrias coisas simultaneamente, ao

mesmo tempo, paralelamente, aparece frequentemente na

computao. Para vrios programas distintos, normalmente o prprio

sistema operacional gerencia isso atravs de vrios processos em

paralelo.

Em um programa s (um processo s), se queremos executar

coisas em paralelo, normalmente falamos de Threads.

Threads

3 /24

uma forma de um processo dividir a si mesmo em

duas ou mais tarefas que podem ser executadas

concorrencialmente. O suporte thread fornecido pelo

prprio sistema operacional, no caso da linha de execuo

ao nvel do ncleo (em ingls: Kernel-Level Thread (KLT)),

ou implementada atravs de uma biblioteca de uma

determinada linguagem, no caso de uma User-Level

Thread (ULT).

Thread x Processos

4 /24

Thread Processo

Mais Leve Mais Pesado

Recursos compartilhados Recursos Prprios(I/O, ...)

Enderecamento compartilhado Endereamento Prprio

Ambiente de execuo Compartilhada Ambiente de Execuo prprio

Existe dentro de um Processo Possui ao menos um thread

Vantagens de usar Threads

5 /24

A criao e terminao de uma thread nova em geral

mais rpida do que a criao e terminao de um

processo novo;

A comutao de contexto entre duas threads mais

rpido do que entre dois processos;

menos custoso gerenciar threads do que processos;

Pode prover melhora na performance

Mltiplas Threads podem compartilhar recursos

Utiliza multiprocessadores se disponvel

Processo Mono e MultiThreads

6 /24

Implementao de Threads

7 /24

Nas linguagens de programao o uso de Threads

feito utilizando bibliotecas:

Em Java, Threads so implementados como uma

Classe: pacote java.lang.Thread, que uma

extenso da Classe Thread.

Em C e C++, necessitam de biblioteca especifica

para processamento: POSIX Threads (C) e Boost

(C++)

Exemplo Thread em C

8 /24

Principais Mtodos de uma Thread Java

9 /24

run(): o mtodo que executa as atividades de uma

THREAD. Quando este mtodo finaliza, a THREAD

tambm termina.

start(): mtodo que dispara a execuo de uma THREAD.

Este mtodo chama o mtodo run( ) antes de terminar.

sleep(int x): mtodo que coloca a THREAD para dormir

por x milisegundos.

join( ): mtodo que espera o trmino da THREAD para

qual foi enviada a mensagem para ser liberada.

interrupt( ): mtodo que interrompe a execuo de uma

THREAD.

interrupted( ): mtodo que testa se uma THREAD est ou

no interrompida.

Estados de uma Thread Java

10 /24

Prioridade de Thread Java

11 /24

Em Java, a prioridade determinada com um inteiro

entre 1 e 10. A prioridade padro o valor 5. 10 a

maior prioridade e 1 a menor. A THREAD herda a

prioridade da THREAD que a criou.

void setPriority(int prioridade);

int getPriority( );

Implementao de uma Thread Java

12 /24

Existem duas maneiras de criar explicitamente Threads em Java:

Estendendo a classe Thread e instanciando um objeto destanova classe:

Implementando a interface Runnable e passando um objetodesta nova classe como argumento do construtor da classe

Thread.

Prefira implementar Runnable a herdar a Thread.

Exemplo 1 Estendendo a classe Thread

13 /24

Exemplo 2 Implementando Runnable

14 /24

Implementando Thread Runnable Anonymous

15 /24

Existe uma terceira maneira de implementar Thread de

forma no explicita (fora das classes):

Sincronizao de Threads

16 /24

Duas ou mais Threads dentro de um programa podem

acessar ou modificar um mesmo recurso ou dado, isto

pode produzir um resultado imprevisto e errado devido ao

problema da concorrncia.

Desta forma, sincronizar Threads necessrio para

coordenar e evitar operaes simultneas em um mesmo

dado.

Uma maneira simples de resolver isto em Java

usando a palavra reserva synchronized.

Exemplo de cdigo no sincronizado

17 /24

Sincronizao de Threads

18 /24

Existem algumas tcnicas para sincronizar Threads

e/ou processos, todavia estudaremos duas maneiras

bsicas de sincronizao usando a palavra reserva

synchronized do Java:

Mtodos sincronizados

Blocos sincronizados

Mtodos sincronizados

19 /24

Bloco sincronizado

20 /24

public class TwoCounters {

private long c1 = 0, c2 = 0;

private Object lock1 = new Object();

private Object lock2 = new Object();

public void inc1() {

synchronized(lock1) {

c1++;

}

}

public void inc2() {

synchronized(lock2) {

c2++;

}

}

}

Exemplo Sincronizao programa principal

21 /24

Sincronizao 1 exemplo do PrintNumbers

22 /24

Sincronizao 2 exemplo do PrintNumbers

23 /24

Threads Links teis

24 /24

http://www.tutorialspoint.com/java/java_thread_synchronization.htm

http://tutorials.jenkov.com/java-concurrency/synchronized.html

http://www.caelum.com.br/apostila-java-orientacao-objetos/programacao-

concorrente-e-threads/

https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Thread.html

http://www.inf.puc-rio.br/~inf1621/java2.pdf

http://pt.slideshare.net/marciopalheta/trabalhando-com-threads-em-java

http://pt.wikipedia.org/wiki/Thread_(ci%C3%AAncia_da_computa%C3%A7%

C3%A3o)