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api:documentation:threads:start

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api:documentation:threads:start [2024/10/27 21:46] – martinapi:documentation:threads:start [2024/10/28 21:34] (aktuell) – [Synchronized-Methode] martin
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 </WRAP> </WRAP>
  
 +===== Beispiel 1: 11 Threads zählen gleichzeitig =====
 +
 +<HTML>
 +
 +<div class="java-online" style="height: 60vh; width: 90%" data-java-online="{'withBottomPanel': false, 'id': 'ThreadTest0'}">
 +
 +<script type="text/plain" title="ThreadTest0.java">
 +SystemTools.setSpeed(8);
 +
 +class MyTask implements Runnable {
 +   void run() {
 +      for (int i = 0; i < 20; i++) {
 +         println(i);
 +      }
 +   }
 +}
 +
 +for (int j = 0; j < 10; j++) {
 +   Thread t = new Thread(new MyTask());
 +   t.start();
 +}
 +
 +for (int k = 0; k < 10; k++) {
 +   println("k: " + k);
 +}
 +
 +</script>
 +</div>
 +</HTML>
 +
 +====== Race condition und Lösungen ======
 +
 +<WRAP center round todo 80%>
 +Im folgenden Beispiel gibt es **nur ein einziges** Objekt der Klasse ''Counter''. Drei Threads, die gleichzeitig laufen, erhöhen je 1 Million-mal diesen Counter. \\ 
 +Am Ende der Arbeit meldet jeder Thread den aktuellen Zustand des Counters. Man würde erwarten, dass der Thread, der als letztes fertig wird, die Zahl
 +3000000 ausgibt. \\ \\ 
 +  * Starten Sie das Programm mehrmals und sehen Sie sich die Ausgabe an.
 +  * Wie lässt sich die Ausgabe erklären? 
 +</WRAP>
  
  
Zeile 36: Zeile 75:
  
 for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int i = 0; i < 3; i++) {
-   Incrementer inc = new Incrementer(counter, 1e7, i);+   Worker inc = new Worker(counter, 1e6);      // 1e6 bedeutet 1 Million
    Thread t = new Thread(inc);    Thread t = new Thread(inc);
    t.setName("Thread " + i);    t.setName("Thread " + i);
Zeile 53: Zeile 92:
  
  
-class Incrementer implements Runnable {+class Worker implements Runnable {
        
    Counter counter;    Counter counter;
    long increment = 0;    long increment = 0;
-   int index; 
  
-   Incrementer(Counter counter, long increment, int index) {+   Worker(Counter counter, long increment) {
       this.increment = increment;       this.increment = increment;
       this.counter = counter;       this.counter = counter;
-      this.index = index; 
    }    }
  
    public void run() {    public void run() {
       for (long i = 0; i < increment; i++) {       for (long i = 0; i < increment; i++) {
-         if(i % (increment/10) == 0) println("Thread " + index + ": " + i);+         if(i % (increment/10) == 0) println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
          counter.increment();          counter.increment();
       }       }
-      println("Thread " + index + " done. Counter: " + counter.counter);+      println(Thread.currentThread().getName() + " done. Counter: " + counter.counter);
    }    }
  
Zeile 80: Zeile 117:
 </HTML> </HTML>
  
 +
 +<WRAP center round info 80%>
 +{{ :api:documentation:threads:race_condition.svg?400|race condition sequence diagram}}
 +Im rechts stehenden Sequenzdiagramm ist zu sehen, was passiert, wenn zwei Threads gleichzeitig die Methode ''increment()'' des ''Counter''-Objekts aufrufen. Stellen Sie sich vor, das Attribut ''counter'' hat zu Beginn den Wert 4. Der blaue Thread ist etwas früher dran als der grüne, trotzdem erfolgt die Anweisung ''counter = i'' des blauen Threads erst nach der Anweisung ''i = counter'' des grünen Threads. Das hat zur Folge, dass sowohl die grüne Variable ''i'' als auch die blaue jeweils auf 5 erhöht werden. Am Ende wird zweimal derselbe Wert 5 in die Variable ''counter'' geschrieben, so dass sie folglich nur um eins erhöht wurde, obwohl die Methode ''increment()'' zweimal aufgerufen wurde. \\ \\ 
 +Man nennt diesen Effekt eine **race condition**. Sie entsteht dadurch, dass die Anweisungen in der Methode ''increment()'' von mehr als einem Thread gleichzeitig ausgeführt werden. Man spricht von einem **kritischen Abschnitt**.  
 +</WRAP>
 +
 +===== Synchronized-Methode =====
 +<WRAP center round info 80%>
 +{{ :api:documentation:threads:synchronized_method.svg?400|synchronized method sequence diagram}}
 +Wir brauchen eine Möglichkeit, um zu verhindern, dass mehr als ein Thread gleichzeitig den **kritischen Abschnitt** (in unserem Fall die Methode ''increment'') betritt. Dies leistet das Schlüssel wort ''synchronized'' bei der Deklaration der Methode ''increment''. Es weist den Compiler an, Code zu generieren, der zur Laufzeit sicherstellt, dass jeweils nur einen Thread die Methode "betreten" darf. Nachfolgende Threads werden **blockiert** (d.h. in der Ausführung angehalten) bis der erste Thread die Methode wieder verlassen hat. Erst dann wird einer der blockierten Threads wieder fortgesetzt.
 +  * Vergleichen Sie die Deklaration der Methode ''increment'' im folgenden Programm mit der Deklaration im vorangegangenen Programm.
 +  * Starten Sie das Programm mehrmals. Erklären Sie die Ausgabe!
 +</WRAP>
  
 <HTML> <HTML>
Zeile 90: Zeile 141:
  
 for (int i = 0; i < 3; i++) { for (int i = 0; i < 3; i++) {
-   Incrementer inc = new Incrementer(counter, 1e7, i);+   Incrementer inc = new Incrementer(counter, 1e6, i);
    Thread t = new Thread(inc);    Thread t = new Thread(inc);
    t.setName("Thread " + i);    t.setName("Thread " + i);
Zeile 133: Zeile 184:
  
 </HTML> </HTML>
 +
 +
 +===== Monitorkonzept =====
 +
api/documentation/threads/start.1730061982.txt.gz · Zuletzt geändert: 2024/10/27 21:46 von martin