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1 Gestion des threads Gestion des timers Gestion des threads Gestion des timers Programmation - Threads - Nicolas Malandain 1 Gestion des threads Principe Création Cycle Synchronisation Collections May 1, Gestion des timers Principe Création Exemple as Architecture des Systèmes d Information as Architecture des Systèmes d Information Threads 1 / 32 Threads 2 / 32 Principe des threads Créer un thread avec la classe Thread programme programme Description partielle thread threads public class Thread implements Runnable { public Thread() public Thread(Runnable target) public Thread(String name)... public void setdaemon(boolean on) // la JVM se termine s il ne reste que des démons public void run() public void start()... Définition Un thread correspond à l exécution d une séquence d instructions dans un programme. Plusieurs threads peuvent s exécuter dans un programme, ils partagent alors les ressources de ce programme. Threads 3 / 32 Créer un thread hériter de Thread redéfinir la méthode run (contient le code exécuté par le thread) instancier la classe lancer le thread (start) Threads 4 / 32 cm07-thread.pdf May 1,

2 CompteurThread.java public class CompteurThread extends Thread { private int bornemax; public CompteurThread(String nom, int bornemax) { super(nom); this.bornemax = bornemax; for(int i=0; i<bornemax; i++) { System.out.println(getName()+" : "+i); sleep(100); catch (InterruptedException e) { CompteurThread ct1 = new CompteurThread("A",10); CompteurThread ct2 = new CompteurThread("B",10); ct1.start(); ct2.start(); Exécutions A : 0 A : 1 B : 0 A : 2 B : 1 A : 3 B : 2 A : 4 B : 3 A : 5 B : 4 A : 6 B : 5 A : 7 B : 6 A : 8 B : 7 A : 9 B : 8 B : 9 B : 0 A : 0 A : 1 B : 1 A : 2 B : 2 A : 3 B : 3 A : 4 B : 4 A : 5 B : 5 A : 6 B : 6 A : 7 B : 7 A : 8 B : 8 A : 9 B : 9 Créer un thread avec l interface Runnable Description public interface Runnable { public void run() L interface Runnable permet de créer des threads lorsque l héritage n est pas possible Créer un thread implémeter l interface Runnable définir la méthode run (contient le code exécuté par le thread) instancier un thread avec un objet Runnable instancié lancer le thread (start) Threads 5 / 32 Threads 6 / 32 CompteurThreadRunnable.java public class CompteurThreadRunnable implements Runnable { private int bornemax; public CompteurThreadRunnable(int bornemax) { this.bornemax = bornemax; Thread monthread = Thread.currentThread(); for(int i=0; i<bornemax; i++) { System.out.println(monThread.getName()+" : "+i); monthread.sleep(100); catch (InterruptedException e) { public Thread go(string nom) { Thread thread = new Thread(this,nom); thread.start(); return thread; CompteurThreadRunnable ctr1 = new CompteurThreadRunnable(10); CompteurThreadRunnable ctr2 = new CompteurThreadRunnable(10); ctr1.go("a"); ctr2.go("b"); Threads 7 / 32 Cycle de vie d un thread créé start déblocage IO notify, interrupt Exécutable (actif) prêt élu bloqué (synchro, sleep, IO,...) fin du code attente d'io wait, join, sleep terminé Threads 8 / 32 cm07-thread.pdf May 1,

3 Arrêter un thread Méthode Un thread doit se terminer naturellement de lui même. Le plus simple est un changement d état interne donnant fin à la méthode run. Attention!!! La méthode stop n est plus à utiliser (non supportée dans les futures versions), elle ne permettait pas une fin propre du thread. Threads 9 / 32 CompteurThreadArret.java public class CompteurThreadArret extends Thread { private int pas; private int compteur; private boolean etat=true; public CompteurThreadArret(String nom, int pas) { super(nom); setpas(pas); public void setfin() { etat=false; while (etat) { compteur += pas; System.out.println(getName()+" : "+compteur); sleep(100); catch (InterruptedException e) { CompteurThreadArret ct1 = new CompteurThreadArret("A",1); ct1.start(); Scanner input = new Scanner(System.in); String reponse; do { System.out.println("Voulez vous arr^eter le thread? O/N"); reponse = input.next(); while (!reponse.touppercase().equals("o")); ct1.setfin(); Threads 10 / 32 CompteurThreadCourantArret.java... public class CompteurThreadCourantArret implements Runnable { private int pas; private int compteur; private Thread thisthread; public CompteurThreadCourantArret(int pas) { setpas(pas); public void setpas(int pas) { this.pas = pas; public void stop() { thisthread=null; compteur = 0; thisthread = Thread.currentThread(); while (thisthread == Thread.currentThread()) { compteur += pas; System.out.println(thisThread.getName()+" : "+compteur); thisthread.sleep(100); catch (InterruptedException e) { CompteurThreadCourantArret.java CompteurThreadCourantArret ct1 = new CompteurThreadCourantArret(1); Thread t1 = new Thread(ct1,"A"); t1.start(); Scanner input = new Scanner(System.in); String reponse; do { System.out.println("Lancement du 2eme thread? O/N "); reponse = input.next(); while (!reponse.touppercase().equals("o")); Thread t2 = new Thread(ct1,"B"); t2.start(); do { System.out.println("Arr^eter le thread? O/N"); reponse = input.next(); while (!reponse.touppercase().equals("o")); ct1.stop(); Dans cet exemple, un seul et unique thread peut être lancé sur le même objet ct1. Le changement d état de ct1 (stop) ou le lancement d un nouveau thread arrête le thread. Threads 11 / 32 Threads 12 / 32 cm07-thread.pdf May 1,

4 Accès à des ressources partagées Exemples des producteurs/consommateurs 1 Rappel du problème Plusieurs threads veulent accéder en même temps à une ressource partagée critique. L accès à cette ressource doit être exclusif. Java synchronized le modificateur synchronized sur une méthode verrouille (lock) l objet lors de la réception du message et le déverrouille à la fin de l exécution de la méthode. ProducteurConsommateurPBAL.java public class ProducteurConsommateurPBAL { PetiteBoiteAuxLettres pbal = new PetiteBoiteAuxLettres(); ProducteurPBAL p1 = new ProducteurPBAL(pbal, "lettre", 10); ProducteurPBAL p2 = new ProducteurPBAL(pbal, "lettre", 10); ConsommateurPBAL c1 = new ConsommateurPBAL(pbal); Thread t1 = new Thread(p1, "P1"); t1.setpriority(1); t1.start(); Thread t2 = new Thread(p2, "P2"); t2.setpriority(10); t2.start(); new Thread(c1, "C1").start(); Threads 13 / 32 Threads 14 / 32 PetiteBoiteAuxLettres.java public class PetiteBoiteAuxLettres { private String lettre; private boolean nouvellelettredisponible = false; public synchronized void put(string lettre) throws InterruptedException { while (nouvellelettredisponible) wait(); System.out.println(lettre+" -> boite"); nouvellelettredisponible = true; this.lettre = lettre; notifyall(); public synchronized String get() throws InterruptedException { while (!nouvellelettredisponible) wait(); System.out.println("boite -> "+lettre); nouvellelettredisponible = false; notifyall(); return lettre; ProducteurPBAL.java public class ProducteurPBAL implements Runnable { private PetiteBoiteAuxLettres pbal; private String prefixe; private int nblettres; /** Creates a new instance of ProducteurPBAL */ public ProducteurPBAL(PetiteBoiteAuxLettres pbal, String prefixe, int nblettres) { this.pbal = pbal; this.prefixe = prefixe; this.nblettres = nblettres; public String produire() { String lettre = prefixe+" : "+(int)(math.random()*100); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" envoie "+lettre); return lettre; for(int i=0; i < nblettres; i++) pbal.put(produire()); catch (InterruptedException ie) { Threads 15 / 32 Threads 16 / 32 cm07-thread.pdf May 1,

5 ConsommateurPBAL.java public class ConsommateurPBAL implements Runnable { private PetiteBoiteAuxLettres pbal; public ConsommateurPBAL(PetiteBoiteAuxLettres pbal) { this.pbal = pbal; public void consommer(string lettre) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" reçoit "+lettre); while (true) consommer(pbal.get()); catch (InterruptedException ie) { Threads 17 / 32 Exécution P1 envoie lettre-p1 : 73 lettre-p1 : 73 -> boite P1 envoie lettre-p1 : 16 P2 envoie lettre-p2 : 73 boite -> lettre-p1 : 73 C1 reçoit lettre-p1 : 73 lettre-p2 : 73 -> boite P2 envoie lettre-p2 : 90 boite -> lettre-p2 : 73 C1 reçoit lettre-p2 : 73 lettre-p2 : 90 -> boite P2 envoie lettre-p2 : 60 boite -> lettre-p2 : 90 C1 reçoit lettre-p2 : 90 lettre-p2 : 60 -> boite P2 envoie lettre-p2 : 1 boite -> lettre-p2 : 60 C1 reçoit lettre-p2 : 60 lettre-p2 : 1 -> boite P2 envoie lettre-p2 : 53 boite -> lettre-p2 : 1 C1 reçoit lettre-p2 : 1 lettre-p2 : 53 -> boite P2 envoie lettre-p2 : 19 boite -> lettre-p2 : 53 C1 reçoit lettre-p2 : 53 lettre-p2 : 19 -> boite P2 envoie lettre-p2 : 57 boite -> lettre-p2 : 19 C1 reçoit lettre-p2 : 19 lettre-p2 : 57 -> boite P2 envoie lettre-p2 : 14 boite -> lettre-p2 : 57 C1 reçoit lettre-p2 : 57 lettre-p2 : 14 -> boite P2 envoie lettre-p2 : 63 boite -> lettre-p2 : 14 C1 reçoit lettre-p2 : 14 lettre-p2 : 63 -> boite P2 envoie lettre-p2 : 95 boite -> lettre-p2 : 63 C1 reçoit lettre-p2 : 63 lettre-p2 : 95 -> boite boite -> lettre-p2 : 95 C1 reçoit lettre-p2 : 95 lettre-p1 : 16 -> boite P1 envoie lettre-p1 : 5 boite -> lettre-p1 : 16 C1 reçoit lettre-p1 : 16 lettre-p1 : 5 -> boite P1 envoie lettre-p1 : 67 boite -> lettre-p1 : 5 C1 reçoit lettre-p1 : 5 lettre-p1 : 67 -> boite P1 envoie lettre-p1 : 7 boite -> lettre-p1 : 67 C1 reçoit lettre-p1 : 67 lettre-p1 : 7 -> boite P1 envoie lettre-p1 : 93 boite -> lettre-p1 : 7 C1 reçoit lettre-p1 : 7 lettre-p1 : 93 -> boite P1 envoie lettre-p1 : 24 boite -> lettre-p1 : 93 C1 reçoit lettre-p1 : 93 lettre-p1 : 24 -> boite P1 envoie lettre-p1 : 22 boite -> lettre-p1 : 24 C1 reçoit lettre-p1 : 24 lettre-p1 : 22 -> boite P1 envoie lettre-p1 : 21 boite -> lettre-p1 : 22 C1 reçoit lettre-p1 : 22 lettre-p1 : 21 -> boite P1 envoie lettre-p1 : 47 boite -> lettre-p1 : 21 C1 reçoit lettre-p1 : 21 lettre-p1 : 47 -> boite boite -> lettre-p1 : 47 C1 reçoit lettre-p1 : 47 Threads 18 / 32 Exemples des producteurs/consommateurs 2 ProducteurConsommateurBAL.java public class ProducteurConsommateurBAL { // boite aux lettres de taille 3 LinkedBlockingQueue<String> bal = new LinkedBlockingQueue<String>(3); ProducteurBAL p1 = new ProducteurBAL(bal, "lettre-p1", 5); ProducteurBAL p2 = new ProducteurBAL(bal, "lettre-p2", 5); ConsommateurBAL c1 = new ConsommateurBAL(bal); new Thread(p1, "P1").start(); new Thread(p2, "P2").start(); new Thread(c1, "C1").start(); ProducteurBAL.java public class ProducteurBAL implements Runnable { private LinkedBlockingQueue<String> bal; private String prefixe; private int nblettres; public ProducteurBAL(LinkedBlockingQueue<String> bal, String prefixe, int nblettres) { this.bal = bal; this.prefixe = prefixe; this.nblettres = nblettres; public String produire() { String lettre = prefixe+" : "+(int)(math.random()*100); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" envoie "+lettre); return lettre; for(int i=0; i < nblettres; i++) bal.put(produire()); catch (InterruptedException ie) { Threads 19 / 32 Threads 20 / 32 cm07-thread.pdf May 1,

6 Verrouillage (Lock) réentrant ConsommateurBAL.java public class ConsommateurBAL implements Runnable { private LinkedBlockingQueue<String> bal; public ConsommateurBAL(LinkedBlockingQueue<String> bal) { this.bal = bal; public void consommer(string lettre) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" reçoit "+lettre); while (true) consommer(bal.take()); catch (InterruptedException ie) { Définition Un thread possédant un verrou sur un objet peut ré-accéder sans problème à cette objet via une méthode requérant un verrou sur ce même objet. Les verrouillages de Java sont réentrants, ce qui évite les deadlocks Exemple de deadlock, si les vérrouillages ne sont pas réentrants public class ObjetCritique { public synchronized void methode1() { methode2(); System.out.println("methode1()"); public synchronized void methode2() { System.out.println("methode2"); Threads 21 / 32 Threads 22 / 32 Gestion des threads via Object Synchronisation d une partie de code wait(), wait(long timeout), wait(long timeout, int nanos) Met le thread courant en attente et relâche le verrou. Le thread attend jusqu à ce qu une des 2 possibilités soit rencontrée : le thread est réveillé via un notify ou notifyall le temps d attente est écoulé (sauf wait()) timeout : millisecondes nanos : nanosecondes Le thread repart une fois qu il réobtient le verrou. Syntaxe synchronized (objet) { // code critique Le thread pose le verrou sur l objet. notify(), notifyall() Réveille le ou les threads en attente sur l objet. Threads 23 / 32 Threads 24 / 32 cm07-thread.pdf May 1,

7 Synchronisation et Collections Attention La plupart des collections ne sont pas sures au niveau des threads Quelques collections sures la classe Vector les classes implémentant BlockingQueue... Utilisation des Wrappers de collections Les wrappers ajoutent des fonctionnalités supplémentaires aux méthodes des collections (design pattern de décoration). Les wrappers de synchronisation permettent d ajouter la synchronisation sur les collections. Création des wrappers de synchronisation avec Collections public static <E> Collection<E> synchronizedcollection(collection<e> c); public static <E> List<E> synchronizedlist(list<e> list); public static <K, V> Map<K, V> synchronizedmap(map<k, V> m); public static <E> Set<E> synchronizedset(set<e> s); public static <K,V> SortedMap<K, V> synchronizedsortedmap(sortedmap<k, V> m); public static <E> SortedSet<E> synchronizedsortedset(sortedset<e> s); Remarques La syntaxe suivante permet de ne garder la référence que sur la liste synchronisée afin d éviter les erreurs. List<Type> list; list = Collections.synchronizedList(new LinkedList<Type>()); L itération (avec ou sans itérateur) sur les collections doit être effectuée manuellement synchronized(list) for (Type elt : list) toto(e); Threads 25 / 32 Threads 26 / 32 Timer Timer Description Les timers permettent de planifier l exécution de tâches. lancement à une date donnée répétition à intervalle régulier les tâches sont des threads Fonctionnement un Timer est toujours associé à un Thread l exécution du thread est programmée via les méthodes schedule la tâche a exécuter est créée par héritage de TimerTask (Runnable) API de la classe Timer Timer() Timer(boolean isdaemon) Timer(String name) Timer(String name, boolean isdaemon) void cancel() void schedule(timertask task, Date time) void schedule(timertask task, Date firsttime, long period) void schedule(timertask task, long delay) void schedule(timertask task, long delay, long period) // méthode précise ne tenant pas compte des retards void scheduleatfixedrate(timertask task, Date firsttime, long period) void scheduleatfixedrate(timertask task, long delay, long period) Threads 27 / 32 Threads 28 / 32 cm07-thread.pdf May 1,

8 TimerTask La classe TimerTask public class TimerTask implements Runnable { boolean cancel() // annule la t^ache abstract void run() // méthode à redéfinir pour l exécution de la t^ache long scheduledexecutiontime() // rertourne la date de dernière exécution Création d une tâche Une tâche se définit par héritage de TimerTask et redéfinition de la méthode run() RappellerRDV.java... SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("dd/MM/yyyy HH:mm:ss"); Date date = sdf.parse(args[1]); RappellerRDV rdv = new RappellerRDV(args[0], date, Integer.parseInt(args[2]), Integer.parseInt(args[3])); catch (Exception e) { System.out.println("Usage : java RappellerRDV \"message\" \"dd/mm/yyyy HH:mm:ss\" rappelnbminutesavant nbrappels"); Exécution java fr.insarouen.asi.prog.cours7.rappellerrdv "Hello" "17/05/ :47:10" 10 3 (rappel) 17 mai :47:10 : Hello (rappel) 17 mai :47:10 : Hello (rappel) 17 mai :47:10 : Hello 17 mai :47:10 : Hello Threads 29 / 32 Threads 30 / 32 RappellerRDV.java (2 classes internes) RappellerRDV.java... public class RappellerRDV { private Timer timer; private DateFormat dateformat = DateFormat.getDateTimeInstance(DateFormat.LONG, DateFormat.MEDIUM, Locale.FRANCE); public RappellerRDV(String texte, Date date, int nbminutesavant, int nbfois) { timer = new Timer(); timer.schedule(new RendezVous(texte, date), date); Calendar cal = Calendar.getInstance(); cal.settime(date); // pour tester remplacer MINUTE/SECOND et 60000/1000 cal.add(calendar.minute,-1*nbminutesavant); timer.schedule(new Rappel(texte, date, nbfois), cal.gettime(), (60000*nbminutesavant)/nbfois); Threads 31 / 32 private class RendezVous extends TimerTask { private String texte; private Date date; public RendezVous(String texte, Date date) { this.texte = texte; this.date = date; System.out.println(dateFormat.format(date)+" : "+texte); timer.cancel(); private class Rappel extends TimerTask { private String texte; private Date date; private int nbfois; public Rappel(String texte, Date date, int nbfois) { this.texte = texte; this.date = date; this.nbfois = nbfois; System.out.println("(rappel) "+dateformat.format(date)+" : "+texte); if (nbfois-- <= 0) cancel(); Threads 32 / 32 cm07-thread.pdf May 1,

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