Как остановить поток?

На данный момент в Java принят уведомительный порядок остановки потока (хотя JDK 1.0 и имеет несколько управляющих выполнением потока методов, например stop(), suspend() и resume() - в следующих версиях JDK все они были помечены как deprecated из-за потенциальных угроз взаимной блокировки).

Для корректной остановки потока можно использовать метод класса Thread - interrupt(). Этот метод выставляет некоторый внутренний флаг-статус прерывания. В дальнейшем состояние этого флага можно проверить с помощью метода isInterrupted() или Thread.interrupted() (для текущего потока). Метод interrupt() также способен вывести поток из состояния ожидания или спячки. Т.е. если у потока были вызваны методы sleep() или wait() – текущее состояние прервется и будет выброшено исключение InterruptedException. Флаг в этом случае не выставляется.

Схема действия при этом получается следующей:

• Реализовать поток.
• В потоке периодически проводить проверку статуса прерывания через вызов isInterrupted().
• Если состояние флага изменилось или было выброшено исключение во время ожидания/спячки, следовательно поток пытаются остановить извне.
• Принять решение – продолжить работу (если по каким-то причинам остановиться невозможно) или освободить заблокированные потоком ресурсы и закончить выполнение.

Возможная проблема, которая присутствует в этом подходе – блокировки на потоковом вводе-выводе. Если поток заблокирован на чтении данных - вызов interrupt() из этого состояния его не выведет. Решения тут различаются в зависимости от типа источника данных. Если чтение идет из файла – долговременная блокировка крайне маловероятна и тогда можно просто дождаться выхода из метода read(). Если же чтение каким-то образом связано с сетью – стоит использовать неблокирующий ввод-вывод из Java NIO.

Второй вариант реализации метода остановки (а также и приостановки) – сделать собственный аналог interrupt(). Т.е. объявить в классе потока флаги – на остановку и/или приостановку и выставлять их путем вызова заранее определённых методов извне. Методика действия при этом остаётся прежней – проверять установку флагов и принимать решения при их изменении. Недостатки такого подхода. Во-первых, потоки в состоянии ожидания таким способом не «оживить». Во-вторых, выставление флага одним потоком совсем не означает, что второй поток тут же его увидит. Для увеличения производительности виртуальная машина использует кеш данных потока, в результате чего обновление переменной у второго потока может произойти через неопределенный промежуток времени (хотя допустимым решением будет объявить переменную-флаг как volatile).

👉@BookJava

Какого размера должен быть пул потоков?

Настраивая размер пула потоков, важно избежать двух ошибок: слишком мало потоков (очередь на выполнение будет расти, потребляя много памяти) или слишком много потоков (замедление работы всей систему из-за частых переключений контекста).

Оптимальный размер пула потоков зависит от количества доступных процессоров и природы задач в рабочей очереди. На N-процессорной системе для рабочей очереди, которая будет выполнять исключительно задачи с ограничением по скорости вычислений, можно достигнуть максимального использования CPU с пулом потоков, в котором содержится N или N+1 поток. Для задач, которые могут ждать осуществления I/O (ввода - вывода) - например, задачи, считывающей HTTP-запрос из сокета – может понадобиться увеличение размера пула свыше количества доступных процессоров, потому, что не все потоки будут работать все время. Используя профилирование, можно оценить отношение времени ожидания (WT) ко времени обработки (ST) для типичного запроса. Если назвать это соотношение WT/ST, то для N-процессорной системе понадобится примерно N*(1 + WT/ST) потоков для полной загруженности процессоров.

Использование процессора – не единственный фактор, важный при настройке размера пула потоков. По мере возрастания пула потоков, можно столкнуться с ограничениями планировщика, доступной памяти, или других системных ресурсов, таких, как количество сокетов, дескрипторы открытого файла, или каналы связи базы данных.

👉@BookJava

Arrays.fill in Java

Вы когда-нибудь думали, как заполнить весь массив одним и тем же значением в Java?
В CPP мы используем memset или можем инициализировать любое значение, когда дело доходит до java, мы используем Arrays.Fill().

https://dev.to/swapnilxi/arraysfill-in-java-2mk5

👉@BookJava

В чём заключается различие между методами submit() и execute() у пула потоков?

Оба метода являются способами подачи задачи в пул потоков, но между ними есть небольшая разница.

execute(Runnable command) определён в интерфейсе Executor и выполняет поданную задачу и ничего не возвращает.

submit() – перегруженный метод, определённый в интерфейсе ExecutorService. Способен принимать задачи типов Runnable и Callable и возвращать объект Future, который можно использовать для контроля и управления процессом выполнения, получения его результата.

👉@BookJava

Какие значения возвращают мутаторы Map?

Давайте разберемся с этой путаницей раз и навсегда.

• Методы put (put, putIfAbsent) возвращают старое значение.
• Методы работы с множеством элементов (putAll, replaceAll, clear) не возвращают ничего.
• remove и replace с указанием не только ключа, но и старого значения, возвращают boolean; без указания – это самое старое значение.
• Методы с коллбэками (computeIfPresent, computeIfAbsent, compute, merge) возвращают актуальное значение после вызова, оставшееся или новое.

👉@BookJava

Что такое «фреймворк Fork/Join»?

Фреймворк Fork/Join, представленный в JDK 7, - это набор классов и интерфейсов позволяющих использовать преимущества многопроцессорной архитектуры современных компьютеров. Он разработан для выполнения задач, которые можно рекурсивно разбить на маленькие подзадачи, которые можно решать параллельно.

• Этап Fork: большая задача разделяется на несколько меньших подзадач, которые в свою очередь также разбиваются на меньшие. И так до тех пор, пока задача не становится тривиальной и решаемой последовательным способом.
• Этап Join: далее (опционально) идёт процесс «свёртки» - решения подзадач некоторым образом объединяются пока не получится решение всей задачи.
Решение всех подзадач (в т.ч. и само разбиение на подзадачи) происходит параллельно.

Для решения некоторых задач этап Join не требуется. Например, для параллельного QuickSort — массив рекурсивно делится на всё меньшие и меньшие диапазоны, пока не вырождается в тривиальный случай из 1 элемента. Хотя в некотором смысле Join будет необходим и тут, т.к. всё равно остаётся необходимость дождаться пока не закончится выполнение всех подзадач.

Ещё одно замечательное преимущество этого фреймворка заключается в том, что он использует work-stealing алгоритм: потоки, которые завершили выполнение собственных подзадач, могут «украсть» подзадачи у других потоков, которые всё ещё заняты.

👉@BookJava

Что такое «монитор» в Java?

Монитор, мьютекс (mutex) – это средство обеспечения контроля за доступом к ресурсу. У монитора может быть максимум один владелец в каждый текущий момент времени. Следовательно, если кто-то использует ресурс и захватил монитор для обеспечения единоличного доступа, то другой, желающий использовать тот же ресурс, должен подождать освобождения монитора, захватить его и только потом начать использовать ресурс.

Удобно представлять монитор как id захватившего его объекта. Если этот id равен 0 – ресурс свободен. Если не 0 – ресурс занят. Можно встать в очередь и ждать его освобождения.

В Java у каждого экземпляра объекта есть монитор, который контролируется непосредственно виртуальной машиной. Используется он так: любой нестатический synchronized-метод при своем вызове прежде всего пытается захватить монитор того объекта, у которого он вызван (на который он может сослаться как на this). Если это удалось – метод исполняется. Если нет – поток останавливается и ждет, пока монитор будет отпущен.

👉@BookJava

Как разбить строку на слова?

StringTokenizer – специально предназначенный для этого класс стандартной библиотеки Java. Ему нужно задать разделители, по ним строка будет разделена на «токены». Это устаревший класс, он остается в библиотеке только для обратной совместимости.

Вместо него рекомендуется использовать метод String.split(). Метод принимает строку с регулярным выражением, и опциональный лимит токенов. Реализация особенно оптимизирована для односимвольного разделителя. Но следует помнить, что даже если символ один, это всё ещё регулярное выражение – спецсимвол должен экранироваться.

Другой подходящий метод – Pattern.split(). Он, наоборот, вызывается у регулярного выражения, а принимает целевую строку. В этот же метод делегируется и выполнение String.split(). Этот способ предпочтительнее, когда в регулярном выражении больше одного символа, а скомпилированный паттерн применяется повторно.

👉@BookJava

Как написать иммутабельный класс?

Immutable (неизменяемый) класс – это класс, состояние экземпляров которого невозможно изменить после создания.

С иммутабельным классом всегда легче работать. Его состояние не поменяется, значит обращаться к нему в многопоточной среде можно без дополнительной синхронизации. Функции, зависящие только от состояния экземпляра будут возвращать один и тот же результат от вызова к вызову – это облегчает например реализацию hashCode(). Также вместо нескольких одинаковых экземпляров можно использовать один закэшированный объект, экономя память (паттерн Приспособленец).

Шаги, которые необходимо предпринять, чтобы класс стал immutable:

1. Запретите расширение класса – либо объявите его final, либо закройте доступ наследникам ко всем способам мутации, перечисленным в следующих пунктах;
2. Сделайте все поля финальными;
3. Не выставляйте наружу методов-мутаторов, которые меняют состояние;
4. Не отдавайте наружу поля ссылочного изменяемого типа (объекты классов, массивы) – если объект под ссылкой не иммутабельный, должна возвращаться его глубокая копия (defensive copy);
5. Создавайте объект правильно (подробнее в следующем посте).

Если вам нужны преимущества иммутабельного объекта, но также нужно иногда изменять его, подойдет подход copy on write: каждый метод-мутатор должен мутировать и возвращать не сам объект, а только что созданную его копию. Оригинал всё так же остается неизменным.

#Классы

👉@BookJava