Философия Java3 - Брюс Эккель

queue.add(new PrioritizedTask(i)); // Предохранитель для остановки всех задач: queue.add(new PrioritizedTask EndSentinel(exec)); } catchdnterruptedException e) {

// Приемлемый вариант выхода

}

print("Завершение PrioritizedTaskProducer");

}

}

class PrioritizedTaskConsumer implements Runnable { private PriorityBlockingQueue<Runnable> q; public PrioritizedTaskConsumer(

PriorityBlockingQueue<Runnable> q) { this.q = q;

}

public void run() {

while('Thread interruptedO)

// Использование текущего потока для запуска задачи q.takeO run(). } catch(InterruptedException e) {

// Приемлемый вариант выхода

}

print("Завершение PrioritizedTaskConsumer").

}

}

public class PriorityBlockingQueueDemo {

public static void main(String[] args) throws Exception { Random rand = new Random(47);

ExecutorService exec = Executors newCachedThreadPoolО, PriorityBlockingQueue<Runnable> queue =

new PriorityBlockingQueue<Runnable>(); exec execute(new PrioritizedTaskProducer(queue. exec)), exec execute(new PrioritizedTaskConsumer(queue)),

}

} ///:-

Как и в предыдущем примере, последовательность создания объектов PrioritizedTask сохраняется в контейнере List sequence для сравнения с фактическим порядком выполнения. Метод run() делает небольшую паузу, а затем выводит информацию об объекте, а предохранитель EndSentinel выполняет те же функции, что и прежде.

PrioritizedTaskProducer и PrioritizedTaskConsumer связываются друг с другом через PriorityBlockingQueue. Так как сам блокирующий характер очереди обеспечивает всю необходимую синхронизацию, явная синхронизация не нужна — при чтении вам не нужно думать о том, содержит ли очередь элементы, потому что при отсутствии элементов очередь просто заблокирует читающую сторону.

Управление оранжереей на базе ScheduledExecutor

В главе 10 была представлена система управления гипотетической оранжереей, которая включала (отключала) различные устройства и регулировала их работу. Происходящее можно преобразовать в контекст многозадачности: каждое событие оранжереи представляет собой задачу, запускаемую в заранее заданное время. Класс ScheduledThreadPoolExecutor предоставляет именно тот сервис, который необходим для решения задачи. Используя методы schedule() (однократный запуск задачи) или scheduleAtFixedRate() (повторение задачи с постоянным промежутком), мы создаем объекты Runnable, которые должны запуститься в положенное время. Сравните это решение с тем, что приведено в главе 10, и посмотрите, насколько оно упрощается благодаря готовой функциональности ScheduledThreadPoolExecutor:

//: concurrency/GreenhouseScheduler.java

// Новая реализация innerclasses/GreenhouseController.java

// с использованием ScheduledThreadPoolExecutor.

// {Args- 5000}

import java.util.concurrent.*,

import java.util *;

public class GreenhouseScheduler {

private volatile boolean light = false, private volatile boolean water = false; private String thermostat = "Day", public synchronized String getThermostatO { return thermostat,

}

public synchronized void setThermostat(String value) { thermostat = value;

}

ScheduledThreadPoolExecutor scheduler =

new ScheduledThreadPoolExecutor(10), public void schedule(Runnable event, long delay) {

scheduler schedule(event,delay.TimeUnit MILLISECONDS);

}

public void

repeat(Runnable event, long i niti alDel ay, long period) { scheduler scheduleAtFixedRate(

event, i niti alDel ay. period, TimeUnit MILLISECONDS);

}

class LightOn implements Runnable { public void run() {

// Сюда помещается аппаратный вызов, выполняющий // физическое включение света System out.printin("Свет включен"); light = true;

}

}

class LightOff implements Runnable { public void run() {

// Сюда помещается аппаратный вызов, выполняющий // физическое выключение света. System.out.printin("Свет выключен"), light = false,

}

}

class WaterOn implements Runnable { public void run() {

// Здесь размещается код включения // системы полива.

System out printlnC"Полив включен"); water = true;

}

}

class WaterOff implements Runnable { public void run О {

// Здесь размещается код выключения // системы полива

System out.printin("Полив выключен"); water = false,

}

}

class ThermostatNight implements Runnable { public void run() {

// Здесь размещается код управления оборудованием System.out.ргШ1п("Включение ночного режима"); setThermostat("Ho4b"), } продолжение &

}

class ThermostatDay implements Runnable { public void run() {

// Здесь размещается код управления оборудованием System out рпп^пСВключение дневного режима"), setThermostatCfleHb"),

}

}

class Bell implements Runnable {

public void run() { System.out.println("Вам!"), }

}

class Terminate implements Runnable { public void run() {

System out ргШ1п("Завершение"); scheduler shutdownNowO;

// Для выполнения этой операции необходимо запустить // отдельную задачу, так как планировщик был отключен-new ThreadО {

public void runО {

for(DataPoint d • data)

System.out.println(d);

}

}. startO;

}

}

// Новая возможность: коллекция данных static class DataPoint {

final Calendar time; final float temperature; final float humidity;

public DataPoint(Calendar d, float temp, float hum) { time = d;

temperature = temp; humidity = hum;

}

public String toStringO {

return time getTimeO + String.formate

" температура: %l$.lf влажность: *2$.2f". temperature, humidity);

}

}

private Calendar lastTime = Calendar.getlnstanceO; { // Регулировка даты до получаса

1astTime.set(Calendar.MINUTE, 30); lastTime set(Calendar.SECOND. 00);

}

private float lastTemp = 65.Of.

private int tempDirecti on = +1;

private float lastHumidity = 50 Of;

private int humidityDirecti on = +1;

private Random rand = new Random(47);

List<DataPoint> data = Collections.synchronizedList(

new ArrayList<DataPoint>0); class CollectData implements Runnable { public void run О {

System.out.println("Сбор данных"); synchronized(GreenhouseScheduler.this) {

1astTi me.set(Ca1enda r. MINUTE.

lastTime.get(Calendar.MINUTE) + 30); // С вероятностью 1/5 происходит смена направления: if(rand.nextlnt(5) == 4)

tempDirecti on = -tempDirecti on; // Сохранить предыдущее значение: lastTemp = lastTemp +

tempDi recti on * (1 Of + rand.nextFloatO); if(rand.nextlnt(5) == 4)

humidityDirecti on = -humidityDirecti on; lastHumidity = lastHumidity +

humidityDi recti on * rand.nextFloatO; // Объект Calendar необходимо клонировать, иначе // все DataPoint будут содержать ссылки // на одно и то же lastTime. // Для базового объекта - такого, как Calendar -// вызова cloneO вполне достаточно, data.add(new DataPoint((Calendar)1astTime.cloneO. lastTemp. lastHumidity));

}

}

}

public static void main(String[] args) {

GreenhouseScheduler gh = new GreenhouseSchedulerO;

gh.schedule(gh.new TerminateO. 5000);

// Former "Restart" class not necessary:

gh.repeat(gh.new BellO. 0. 1000);

gh.repeat(gh.new ThermostatNightО. 0. 2000);

gh. repeat (gh. new LightOnO, 0. 200);

gh. repeat (gh. new LightOffO. 0. 400);

gh.repeat(gh.new WaterOn0. 0, 600);

gh. repeat (gh. new WaterOffO. 0. 800);

gh.repeat(gh.new ThermostatDayO. 0. 1400);

gh.repeat(gh.new CollectDataO. 500. 500).

}

} ///:-

В этой версии, помимо реорганизации кода, добавляется новая возможность: сбор данных о температуре и влажности в оранжерее. Объект DataPoint содержит и выводит одну точку данных, а запланированная задача CollectData генерирует данные имитации и включает их в List<DataPoint> при каждом запуске.

Обратите внимание на ключевые слова volatile и synchronized; благодаря им задачи не мешают работе друг друга. Все методы контейнера List с элементами DataPoint синхронизируются с использованием метода synchronizedList() библиотеки java. u til. Со lie cti о n s при создании List.

Семафоры

При обычной блокировке доступ к ресурсу в любой момент времени разрешается только одной задаче. Семафор со счетчиком позволяет п задачам одновременно* обращаться к ресурсу. Можно считать, что семафор «выдает разрешения» на использование ресурса, хотя никаких реальных объектов разрешений в этой схеме нет.

В качестве примера рассмотрим концепцию пула объектов: объекты, входящие в пул, «выдаются» для использования, а затем снова возвращаются в пул после того, как пользователь закончит работу с ними. Эта функциональность инкапсулируется в параметризованном классе:

// concurrency/Pool java

// Использование Semaphore в Pool ограничивает количество // задач, которые могут использовать ресурс import java util concurrent *. import java util *,

public class Pool<T> { private int size,

private List<T> items = new ArrayList<T>(); private volatile boolean[] checkedOut, private Semaphore available, public Pool(Class<T> classObject, int size) { this.size = size, checkedOut = new boolean[size], available = new Semaphore(size, true); // Заполнение пула объектами for(int i =0, i < size, ++i) try {

// Предполагается наличие конструктора по умолчанию items add(classObject newInstanceO). } catch(Exception e) {

throw new RuntimeException(e);

}

}

public T checkout О throws InterruptedException { available acquireO; return getltemO,

}

public void checkIn(T x) { if(releaseltem(x))

available releasee);

}

private synchronized T getltemO {

for(int i =0; i < size, ++i) if(!checkedOut[i]) {

checkedOut[i] = true, return items get(i);

}

return null. // Семафор предотвращает переход в зту точку

}

private synchronized boolean releaseItem(T item) { int index = items indexOf(item). if(index == -1) return false; // Отсутствует в списке if(checkedOut[index]) {

checkedOut[index] = false, return true,

}

return false; // He был освобожден

}

В этой упрощенной форме конструктор использует newlnstance() для заполнения пула объектами. Если вам понадобится новый объект, вызовите check-Out(); завершив работу с объектом, передайте его checkln().

Логический массив checkedOut отслеживает выданные объекты. Для управления его содержимым используются методы getltem() и releaseltem(). В свою очередь, эти методы защищены семафором available, поэтому в checkOut() семафор available блокирует дальнейшее выполнение при отсутствии семафорных разрешений (то есть при отсутствии объектов в пуле). Метод checkln() проверяет действительность возвращаемого объекта, и, если объект действителен, разрешение возвращается семафору.

Для примера мы воспользуемся классом Fat. Создание объектов этого класса является высокозатратной операцией, а на выполнение конструктора уходит много времени:

//: concurrency/Fat java

// Объекты, создание которых занимает много времени

public class Fat {

private volatile double d. // Предотвращает оптимизацию private static int counter = 0. private final int id = counter++. public FatО {

// Затратная, прервываемая операция for(int i = 1: i < 10000; i++) {

d += (Math PI + Math.E) / (double)i.

}

}

public void operationO { System out println(this); } public String toStringO { return "Fat id: " + id; } } ///:-