Chương 12 – Đa tiến trình - Multithreading ppt

Chương 12 – Đa tiến trình - Multithreading  Outline 12.1 Giới thiệu 12.2 Các trạng thái của một tiến trình 12.3 Các mức ưu tiên của tiến trình 12.4 Đồng bộ tiến trình và lớp điều khiển 12.5 Tạo/ dùng tiến trình không đồng bộ hoá 12.6 Tạo/dùng tiến trình có đồng bộ hoá 12.7 Các thao tác với các tiến trình. Ví dụ 12.1 Giới thiệu  Hầu hết các ngôn ngữ lập trình chỉ cho phép chạy một câu lệnh một lúc  Việc chạy câu lệnh truyền thống cũng đồng thời được thực hiện dùng hệ điều hành gốc  .NET Framework Class Library hỗ trợ cơ chế đa tiến trình  Đa tiến trình (Multithreading) : chạy đồng thời các tiến trình  Tiến trình (thread ): một phần của chương trình có thể chạy được 12.2 Các trạng thái của một tiến trình  Một tiến trình có thể có nhiều trạng thái khác nhau trong chu kỳ sống của nó (từ lúc được tạo ra cho đến khi kết thúc và bị phá huỷ ) .  Unstarted (chưa bắt đầu)  Khi một tiến trình bắt đầu chu kỳ sống  Tồn tại cho tới khi phương thức Start được gọi  Started (bắt đầu):  Tồn tại ở trạng thái này cho tới khi bộ xử lý bắt đầu chạy nó 12.2 Các trạng thái của một tiến trình  Running (đang chạy ):  Tiến trình nào có mức ưu tiên cao nhất thì được chạy trước  Bắt đầu chạy khi bộ xử lý được cấp phát cho tiến trình  ThreadStart là uỷ quyền đặc biệt cho các hoạt động của tiến trình  Stopped (ngừng):  Khi kết thúc uỷ quyền  Nếu chương trình gọi phương thức Abortcủa Thread  Blocked :  Blocked khi có yêu cầu vào/ra  Kết thúc blocked khi hệ điều hành đã hoàn thành quá trình vào/ra  WaitSleepJoin:  Có 3 cách rơi vào trạng thái này:  Tiến trình gọi phương thức Wait của Monitor vì nó bắt gặp code mà nó chưa thể thực hiện  Kết thúc trạng thái khi một tiến trình khác gọi Pulse  Gọi phương thức Sleep để tạm dừng trong một khoảng thời gian nhất định  Hai tiến trình được hợp nhất nếu một không thể thực hiện cho tới khi tiến trình kia kết thúc  Các tiến trình chờ hay tạm dừng có thể thoát khỏi các trạng thái này nếu gọi phương thức Interrupt  Suspended (treo):  Trạng thái này xảy ra khi gọi phương thức Suspend  Trở về trạng thái Started khi gọi phương thức Resume 12.2 Các trạng thái của một tiến trình Vòng đời của một tiến trình WaitSleepJoin Suspended Stopped Blocked Unstarted Started Running dispatch (assign a processor) Start Resume In te rr u pt Pu ls e Pu ls eA l l sle ep in ter val ex pi res quantum expiration S u s p e n d Wait Sleep, Join comp lete iss ue I /O req u es t I / O c o m p l e t io n 12.2 Các trạng thái của một tiến trình 12.3 Các mức ưu tiên của tiến trình  Tất cả các tiến trình đều có mức độ ưu tiên riêng :  Các mức: Lowest, BelowNormal, Normal, AboveNormal, và Highest  Tất cả các tiến trình có mức ưu tiên mặc định là Normal (bình thường)  Dùng thuộc tính Priority để điều chỉnh mức độ ưu tiên của các tiến trình  Timeslicing(thời gian cắt ) :  Mỗi tiến trình đều có một khoảng thời gian ngắn được chạy trước khi bộ xử lý được chuyển cho tiến trình khác  Không có nó,các tiến trình sẽ được chạy xong hết trước khi một tiến trình khác bắt đầu  Thread Scheduler (lập lịch trình cho các tiến trình) :  Giữ cho các tiến trình có mức độ ưu tiên cao nhất luôn được chạy  Nếu nhiều tiến trình có cùng mức ưu tiên : chạy lần lượt theo vòng tròn  Đôi khi dẫn đến sự thiếu trầm trọng:  Những tiến trình có độ ưu tiên thấp bị trì hoãn việc chạy 12.3 Các mức ưu tiên của tiến trình Lịch trình theo mức độ ưu tiên của các tiến trình Priority Highest Priority AboveNormal Priority Normal Priority BelowNormal Priority Lowest A B C D E F G Tiến trình đã sẵn sàng 12.3 Các mức ưu tiên của tiến trình 12.4 Đồng bộ tiến trình và lớp điều khiển  Các kết quả sai có thể xảy ra nếu hai tiến trình cố gắng cùng cập nhật một phần dữ liệu trong cùng thời điểm  Thread Synchronization (đồng bộ tiến trình):  Khi một tiến trình đang thao tác với dữ liệu thì các tiến trình khác phải chờ  Monitors :  Lớp Monitor dùng để đồng bộ hoá  Khoá các đối tượng:chỉ một tiến trình được truy cập nó trong một thời điểm  phương thức Enter dùng để khoá đối tượng  Đối tượng có SyncBlock nhờ đó theo dõi được trạng thái khoá [...]... hưởng đến tốc độ thực hiện chương trình 12. 7 Các thao tác với các tiến trình  Có một cách khác để tạo ra tiến trình là dùng lớp ThreadPool Khi dùng cách này , thay vì phải tạo ra một tiến trình mới từ đầu , ta chỉ việc sử dụng các tiến trình có sắn mà hệ điều hành tạo ra và chỉ đợi gán cho nó một tác vụ nào đó cần thực thi Tuy nhiên ,ThreadPool bị giới hạn tới 25 tiến trình Tất cả các method trong... static  Để tạo tiến trình từ ThreadPool ,ta sử dụng static method QueueUserWorkItem của lớp TheadPool ThreadPool.QueueUserWorkItem (new WaitCallBack ( aFunction )) ; 12. 7 Các thao tác với các tiến trình  Không giống như Thead , tiến trình tạo ra bởi TheadPool tự động thực hiện khi nó được tạo ra và sẽ không có một method kiểu Start cho TheadPool  Để lấy về tiến trình hiện tại (tiến trình đang running... myThread.Resume (); 12. 7 Các thao tác với các tiến trình  Để hủy một tiến trình , ta dùng method Abort của lớp Thread Khi đó một ngoại lệ ThreadAbortException sẽ được ném ra và ta phải bắt lấy ngoại lệ này để có thể huỷ thread một cách an toàn  Với tiến trình tạo ra từ ThreadPool thì không có cách nào huỷ nó khi đã triệu gọi method QueueUserWorkItem Tiến trình sẽ tự huỷ khi chương trình kết thúc Ví... Form1_Closed(object sender, System.EventArgs e) { try { rabbit1.Abort(); // Huỷ tiến trình 1 rabbit2.Abort(); // Huỷ tiến trình 2 } catch(ThreadAbortException ex2) {} finally { Process.GetCurrentProcess().Kill(); // Kết thúc chương trình // Điều này nên có để ngăn chặn việc gặp lỗi trong quá trình } // huỷ tiến trình mà chương trình vẫn chưa kết thúc hoàn toàn } } // Kết thúc lớp } // Kết thúc namespace... WaitSleepJoin  Khi phương thức Pulse được gọi với một tham số là đối tượng ,tiến trình được giải phóng khỏi trạng thái WaitSleepJoin 12. 4 Đồng bộ tiến trình và lớp điều khiển Đồng bộ truy cập dùng Mutex     Lớp Mutex :một tiến trình chỉ có thể truy cập đến đối tượng nào đó nếu nó có được Mutex ( mutually exclusive ) của đối tượng đó Một tiến trình cũng có thể nhả Mutex nếu nó không cần truy cập đối tượng... ReleaseMutex() 12. 5 Tạo/ dùng tiến trình không đồng bộ hoá  Produce Tạo một tiến trình và đặt nó trong bộ nhớ đệm  Consumer đọc dữ liệu từ bộ nhớ đệm đó  Producer và consumer nên liên lạc để cho phép dữ liệu hợp lệ được đọc  Lỗi logic xảy ra nếu các tiến trình không được đồng bộ  Producer có thể ghi đè dữ liệu trước khi consumer đọc nó  Consumer đọc sai dữ liệu hoặc đọc một dữ liệu hai lần 12. 6 Tạo/dùng tiến. . .12. 4 Đồng bộ tiến trình và lớp điều khiển  Các tiến trình cố truy cập vào đối tượng bị khoá sẽ rơi vào trạng thái blocked  Khi một tiến trình đã làm việc xong với một đối tượng nó dùng phương thức Exit để ngừng khoá đối tượng đó  Từ khoá lock cũng có thể được dùng để khoá đối tượng  Nếu tiến trình không thể thực hiện nhiệm vụ của mình trên đối... toàn } } // Kết thúc lớp } // Kết thúc namespace Ví dụ : Cuộc đua của hai chú thỏ Giao diện ban đầu Ví dụ : Cuộc đua của hai chú thỏ tiến trình 1 đang chạy , tiến trình 2 bị treo Ví dụ : Cuộc đua của hai chú thỏ Tạo tiến trình bằng ThreadPool Status bar chỉ ra hai tiến trình tạo ban đầu đã bị huỷ ... ta đã gọi phương thức ThreadPool.QueueUserWorkItem để gắn công việc mà tiến trình sẽ thực hiện với một method nào đó thì ta không thể Suspend , Stop nó nữa ngoài cách kết thúc chương trình  Ngoài ra , ví dụ cũng cho phép thay đổi mức ưu tiên của các tiến trình Tuy nhiên , để thấy được ảnh hưởng của mức độ ưu tiên lên các tiến trình thì cần phải thay đổi cả vận tốc chuyển động của các chú thỏ Ví dụ... Tạo/dùng tiến trình có đồng bộ hoá  Việc đồng bộ hoá đảm bảo đạt được kết quả đúng :  Producer chỉ tạo kết quả sau khi consumer đã đọc kết quả trước đó  Consumer chỉ đọc khi producer ghi giá trị mới 12. 7 Các thao tác với các tiến trình Tạo ra một tiến trình mới và gắn một tác vụ cụ thể cho nó:2 cách  Cách thứ nhất là dùng lớp Thread Phương thức khởi dựng của nó dùng để tạo ra một tiến trình mới : . Chương 12 – Đa tiến trình - Multithreading  Outline 12. 1 Giới thiệu 12. 2 Các trạng thái của một tiến trình 12. 3 Các mức ưu tiên của tiến trình 12. 4. hỗ trợ cơ chế đa tiến trình  Đa tiến trình (Multithreading) : chạy đồng thời các tiến trình  Tiến trình (thread ): một phần của chương trình có thể