La programmazione concorrente è una tecnica di programmazione che prevede l’esecuzione di più attività o processi contemporaneamente in un programma. In altre parole, consente a diverse parti del programma di essere eseguite contemporaneamente e parallelamente, al fine di migliorare l’efficienza del programma e ottenere una migliore scalabilità.
Questa può essere utilizzata per risolvere problemi di concorrenza in cui più thread o processi richiedono l’accesso a risorse comuni, come ad esempio l’accesso a un database o la gestione di input/output di dati. In tali situazioni, la programmazione concorrente può consentire ai thread di lavorare in modo cooperativo per condividere le risorse comuni e garantire che l’accesso alle risorse sia gestito in modo corretto e sincronizzato.
Quando più thread operano contemporaneamente all’interno di un programma, è necessario coordinare le loro attività per garantire che le operazioni siano eseguite in modo corretto e sincronizzato. In Java, questo è possibile utilizzando i costrutti thread, synchronized e lock.
Programmazione concorrente : Thread
I thread sono sequenze di istruzioni che vengono eseguite in modo indipendente all’interno di un programma. In Java, i thread possono essere creati utilizzando la classe Thread o estendendo la classe Thread. Ad esempio:
Thread thread = new Thread() {
public void run() {
// Istruzioni del thread
}
};
thread.start();
In questo esempio, viene creato un nuovo thread utilizzando la classe Thread e viene definito il metodo run() che contiene le istruzioni da eseguire nel thread. Infine, il metodo start() viene chiamato per avviare il thread.
Quando più thread accedono contemporaneamente alle stesse risorse all’interno di un programma, è necessario garantire che l’accesso sia sincronizzato.
Programmazione concorrente : Synchronized
Il costrutto synchronized di Java permette di sincronizzare l’accesso a un blocco di codice o a un metodo, impedendo che più thread accedano contemporaneamente allo stesso blocco.
Ad esempio:
public synchronized void metodoSincronizzato() {
// Istruzioni del metodo sincronizzato
}
In questo esempio, il metodo metodoSincronizzato() è dichiarato come synchronized, il che significa che l’accesso al metodo è sincronizzato. Solo un thread alla volta può eseguire il metodo e gli altri thread in attesa devono aspettare che il metodo sia completato.
Tuttavia, il costrutto synchronized può causare problemi di prestazioni se viene utilizzato in modo eccessivo o in modo inefficace. In questi casi, è possibile utilizzare il costrutto Lock per fornire un meccanismo più flessibile per la sincronizzazione.
Programmazione concorrente : Lock
Il costrutto Lock può essere utilizzato per implementare funzionalità più avanzate come la gestione delle priorità dei thread, l’attesa selettiva e l’acquisizione del lock in modo non bloccante.
Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
// Istruzioni sincronizzate
} finally {
lock.unlock();
}
In questo esempio, viene creato un oggetto Lock utilizzando la classe ReentrantLock e viene chiamato il metodo lock() per acquisire il lock. Le istruzioni sincronizzate vengono eseguite all’interno di un blocco try-finally per garantire che il lock venga rilasciato anche in caso di eccezioni. Infine, il metodo unlock() viene chiamato per rilasciare il lock.
In generale, la scelta tra synchronized e Lock dipende dalle esigenze specifiche del programma. Se il programma richiede solo una sincronizzazione semplice, il costrutto synchronized può essere la scelta migliore. Se invece il programma richiede funzionalità più avanzate o una sincronizzazione più flessibile, il costrutto Lock può essere preferibile.
Un altro aspetto importante della programmazione concorrente Java è la gestione dei deadlock.
Programmazione concorrente : Deadlock
Un deadlock si verifica quando due o più thread sono in attesa indefinita di risorse che sono state acquisite da altri thread. Questo problema può essere risolto utilizzando la tecnica della prevenzione dei deadlock, che consiste nel garantire che le risorse siano acquisite sempre nello stesso ordine.
Ad esempio, se due thread necessitano di acquisire due lock, lockA e lockB, è possibile garantire che il primo thread acquisisca sempre lockA e poi lockB, mentre il secondo thread acquisisca sempre lockB e poi lockA. In questo modo, non si verificherà mai un deadlock.
public void metodo1() {
synchronized (lockA) {
synchronized (lockB) {
// Istruzioni sincronizzate
}
}
}
public void metodo2() {
synchronized (lockB) {
synchronized (lockA) {
// Istruzioni sincronizzate
}
}
}
Questo esempio, i due metodi utilizzano i lock lockA e lockB e acquisiscono i lock in ordine diverso. In questo modo, è garantito che i lock vengano sempre acquisiti nello stesso ordine, evitando deadlock.
In sintesi, la programmazione concorrente in Java utilizzando i costrutti thread, synchronized e lock è un aspetto importante della programmazione moderna. È necessario coordinare le attività dei thread per garantire che le operazioni siano eseguite in modo corretto e sincronizzato, utilizzando i costrutti appropriati in base alle esigenze specifiche del programma. La prevenzione dei deadlock è un aspetto importante da considerare per garantire la corretta esecuzione del programma quando più thread sono coinvolti.
