Основной менталитет параллельного программирования монитора

Java
Основной менталитет параллельного программирования монитора

Обратите внимание на братский байт кода общедоступного номера, чтобы разблокировать больше параллелизма.

существуетПоймите принцип синхронизированногоописано вSynchronizeПринцип реализации, будь то синхронизированный метод или синхронизированный блок кода, будь тоACC_SYNCHRONIZEDвсе ещеmonitorenter,monitorexitоснованы наMonitorРеализовано, то в этой статье будет представлено то, чтоMonitor.

Так называемый процесс мониторинга: относится к управлению общими переменными и рабочему процессу общих переменных, чтобы они поддерживали параллелизм. В переводе на Java нужно управлять переменными-членами и методами-членами класса, чтобы класс был потокобезопасным.

Это структура программы, в которой несколько рабочих потоков образованы несколькими подпрограммами (объектами или модулями) в структуре взаимоисключающего доступа к общим ресурсам. Эти общие ресурсы обычно представляют собой аппаратные устройства или группу переменных. Монитор реализует, что не более одного потока выполняет подпрограмму монитора в определенный момент времени. Реализации мониторинга значительно упрощают программирование по сравнению с параллельным программированием, где взаимоисключающий доступ достигается путем изменения структур данных. Монитор предоставляет механизм, с помощью которого поток может временно отказаться от своего доступа к мьютексу, дождаться выполнения определенных условий, а затем восстановить право выполнения для восстановления своего доступа к мьютексу.

модель МЕСА

В истории развития монитора последовательно появлялись три разные модели монитора, а именно:HasenМодель,Hoareмодель иMESA Модель. Среди них широко используетсяMESAмодель иJavaСсылка на реализацию монитора такжеMESAМодель. Итак, сегодня мы сосредоточимся на MESAМодель.

В области параллелизма есть две основные проблемы: одна — взаимное исключение, а другая — синхронизация. Монитор должен решить эти две проблемы.

  • Взаимное исключение: только одному потоку разрешен доступ к общему ресурсу в каждый момент времени.
  • Синхронизация: как потоки общаются и сотрудничают.

Отслеживание взаимного исключения и синхронизации

Его идея очень проста, он единообразно инкапсулирует общие переменные и операции над общими переменными. Как показано на рисунке ниже, монитор A ставит в очередь данные общих переменных и связанные с ними операции.enq(), внеdeq()инкапсулированный. Поток A и поток B хотят получить доступ к данным общих переменных, только вызвав предоставленный монитор.enq()иdeq(). Конечно, предпосылка в том, чтоenq(),deq()Взаимное исключение гарантируется, и только один поток может войти в монитор. Он очень объектно-ориентирован?

管程

В модели монитора общие переменные и операции над общими переменными инкапсулированы, а крайний прямоугольник на рисунке представляет значение инкапсуляции. Над ложей только один вход, а рядом с входом стоит очередь ожидания входа. Когда несколько потоков пытаются войти в монитор одновременно, вход разрешен только одному потоку, а другие потоки ждут в очереди ожидания входа. Этот процесс похож на сортировку медицинских процедур, только один пациент допускается к врачу, а остальные ждут у двери.

В монитор также введена концепция переменных состояния, иДля каждой условной переменной существует очередь ожидания, как показано на рисунке ниже, условная переменная A и условная переменная B имеют свои собственные очереди ожидания соответственно.

Условные уведомления используются для пробуждения потоков, ожидающих в очереди, чтобы конкурировать за ресурсы блокировки.

Мы используем фрагмент кода, чтобы проиллюстрировать реализацию блокирующей очереди.Очередь имеет dequeue и enqueue соответственно.Все они должны сначала получить мьютекс, как и запись в мониторе.

  1. Для операции постановки в очередь, если очередь заполнена, вам нужно подождать, пока очередь не заполнится, поэтому здесь мы используемnotFull.await();.
  2. Для операции удаления из очереди, если очередь пуста, вам нужно подождать, пока очередь не станет пустой, поэтому используйтеnotEmpty.await();.
  3. Если очередь прошла успешно, то очередь не пуста, нужно сообщить переменную условия: очередь не пустаnotEmptyсоответствующую очередь ожидания.
  4. Если удаление из очереди прошло успешно, очередь не заполнена, и необходимо уведомить переменную условия: очередь не заполненаnotFullсоответствующую очередь ожидания.
public class BlockedQueue<T>{
  final Lock lock = new ReentrantLock();
  // 条件变量：队列不满  
  final Condition notFull = lock.newCondition();
  // 条件变量：队列不空  
  final Condition notEmpty = lock.newCondition();
 
  // 入队
  void enq(T x) {
    lock.lock();
    try {
      while (队列已满){
        // 等待队列不满 
        notFull.await();
      }  
      // 省略入队操作...
      // 入队后, 通知可出队
      notEmpty.signal();
    }finally {
      lock.unlock();
    }
  }
  // 出队
  void deq(){
    lock.lock();
    try {
      while (队列已空){
        // 等待队列不空
        notEmpty.await();
      }
      // 省略出队操作...
      // 出队后，通知可入队
      notFull.signal();
    }finally {
      lock.unlock();
    }  
  }
}

В этом примере кода мы используем блокировку и условие в параллельном пакете Java. Неважно, если вы внимательно посмотрите на него. Мы представим его подробно позже. Этот пример просто дает вам понять, как переменная условия и ее очередь ожидания есть. нужно знать, это:await() имеет ту же семантику, что и wait(), о которой мы упоминали ранее; signal() имеет ту же семантику, что и notify(), о которой мы упоминали ранее.. Монитор обеспечивает синхронизацию посредством связи с условной очередью, что обеспечивает базовую поддержку параллельного программирования в нашей Java.

Обратите внимание на братский байт кода общедоступного номера, чтобы получить больше принципов параллелизма.

плечи гигантов

Компьютерное время

Категории