Wątki

Przegląd zagadnień

Wątki
Uruchamianie wątków
Wątki – dalsze informacje
Synchronizacja
Podsumowanie
Pytania sprawdzające
Laboratorium

Wątki

Najczęstszą przyczyną wykorzystania

wątków jest sytuacja, w której

program ma wykonywać kilka

czynności jednocześnie
Do zarządzania wątkami służy w C#

przestrzeń nazw System.Threading
Decydując się na stworzenie kilku

wątków warto zastanowić się nad tym,

czy nie spowoduje to spadku

wydajności pracy programu

Uruchamianie wątków

Wątek można utworzyć jako

egzemplarz klasy Thread, podając jako

argument egzemplarz delegata. Służy

do tego klasa ThreadStart, wskazująca

na określoną przez programistę

metodę
Składnia:

Do uruchomienia wątku potrzebujemy

jeszcze:

Thread

watek = new

Thread

(new

ThreadStart

(nazwa_funkcji));

watek.

Start

();

Uruchamianie wątków – przykład

Jeżeli przykładowo zdefiniujemy w aplikacji

dwie funkcje funkcja1 oraz funkcja2, to

możemy wykorzystać je w wątkach:

Procesor będzie przełączał między wątkami,

naprzemiennie wykonując działania zawarte

w funkcja1 oraz w funkcja2
Cały proces będzie z reguły trwał do

momentu zakończenia działania przez

funkcje

Thread w1 = new Thread(new ThreadStart(funkcja1));
Thread w2 = new Thread(new ThreadStart(funkcja2));
w1.Start();
w2.Start();

Wątki – dalsze informacje (1)

Niekiedy pojawia się potrzeba, by jeden

z wątków zaczekał na wynik drugiego –

można wówczas wykorzystać dołączanie

pierwszego wątku (w1) do drugiego (w2)

Wykonanie powyższej instrukcji w

metodzie wątku w1 spowoduje

wstrzymanie wątku w1 do czasu

zakończenia wątku w2
Umieszczenie wątków w kolekcji pozwala

na wykorzystanie instrukcji foreach,

dzięki czemu program zakończy się po

wykonaniu wszystkich wątków

w2.Join();

Wątki – dalsze informacje (2)

Mechanizmem służącym do zatrzymania

wątku na pewien czas jest metoda

Thread.Sleep, której argumentem może być

liczba milisekund lub obiekt timeSpan
Od wątku można zażądać, by sam

zakończył działanie:



poprzez ustawienie sprawdzanej co jakiś czas
opcji



wywołując metodę Thread.Interrupt



wykorzystując Thread.Abort (zaowocuje to
wyrzuceniem wyjątku ThreadAbortException,
który należy obsłużyć)

Słowo o synchronizacji (1)

W programie niekiedy pojawia się

sytuacja, w której byłoby dobrze

zapewnić dostęp do pewnego

elementu tylko jednemu wątkowi w

danym czasie – na przykład

zapisującemu dane w pliku
Do stworzenia kolejki dostępowej

można wykorzystać blokadę na

obiekcie, pełniącą funkcję

synchronizacji

Słowo o synchronizacji (2)

W języku C# mamy trzy podstawowe

możliwości:



klasa Interlocked z metodami Increment oraz
Decrement pozwala na zwiększanie i
zmniejszanie licznika, zapewniając jednocześnie
synchronizację, wywoływane:



Bardziej ogólny mechanizm synchronizacji
możemy uzyskać stosując mechanizm blokady,
pozwalając na oznaczenie sekcji krytycznej w
kodzie



Mechanizm monitorów

int temp =

Interlocked.Increment

(ref licznik)

int temp2 =

Interlocked.Decrement

(ref licznik)

Synchronizacja – przykład

blokady

Kod C#

public void Zwiekszenie()
{
try
{
while (licznik < 100)
{
int temp;

lock (this)

{
temp = licznik;
temp++;
Thread.Sleep(1);
licznik = temp;
}
}
}
}

Synchronizacja – monitory – idea

Monitory zostały przygotowane z myślą o

bardziej skomplikowanych sytuacjach
Pozwalają one zdecydować, kiedy ma się

zacząć i zakończyć synchronizacja, a także

oczekiwać na zakończenie działania innego

fragmentu kodu
Do rozpoczęcia synchronizacji wykorzystuje

się metodę Enter() z nazwą obiektu, do

którego chcemy zablokować dostęp;

przydatne są także metody Wait() –

pomagająca kontrolować kolejność działania

wątków oraz Pulse() informująca czekające

wątki o możliwości restartu czy Exit() na

oznaczenie końca kontrolowanego kodu

Problemy synchronizacji

W przypadku zastosowania własnych

mechanizmów synchronizacji, można

natknąć się na dwa ważne problemy:



Sytuacja wyścigu – gdy powodzenie działania

programu zależy od niekontrolowanej kolejności

wykonywania się dwóch niezależnych wątków –

rozwiązaniem może być połączenie wątków lub

odpowiednie użycie monitora



Zakleszczenie – może się zdarzyć, gdy dwa

wątki oczekują na zwolnienie zasobów – każdy

oczekuje na zakończenie działania przez drugi –

można temu zapobiec pozwalając wątkom

zajmować jak najmniejsze fragmenty kodu lub

po prostu stosować zwalnianie lub zajmowanie

wszystkich zasobów

Podsumowanie

Wykorzystanie wątków pozwala na

wykonywanie przez program wielu

czynności w tym samym czasie
Ważną rolę pełni synchronizacja,

opierająca się na umożliwianiu dostępu

tylko jednemu wątkowi w tym samym

czasie

Pytania sprawdzające

Dlaczego warto stosować wątki?
W jaki sposób można zapewnić

synchronizację licznika przy dwóch

różnych wątkach?
Wymień metody synchronizacji.

Laboratorium