![Solução 3: Wait Based Synchronization
Quando threads necessitam de acessar o mesmo recurso que não pode ser
particionado (adicionar ou remover um no de uma lista, ou manipular o
mesmo arquivo)
Algumas vezes queremos que uma thread esteja block ate algum evento
ocorrer.
A casos que os dados dependem de um passo anterior inviabilizando
particionamento.
Quando o input de uma thread depende do output de outra
Calcular a sequencia de Fibonacci
Sequence[0] = Sequence[1] = 1
Sequence[n] = Sequence[n-1]+Sequence[n-2]](https://image.slidesharecdn.com/net-180308134715/85/Net-Threads-22-320.jpg)
Net - Threads
- 1. .NET Threading INTRODUÇÃO A PROGRAMAÇÃO CONCORRENTE
- 2. Processos vs Threads Processos são containers mapeados para um endereço de memoria no qual outros processos não tem permissão de leitura Memoria Processos
- 3. Threads Roda todo ou parte do código dentro de um processo Tem acesso a um pedaço ou toda memoria mapeada para o processo Toda thread tem sua propina copia da callstack e registradores da CPU. Um processo sem nenhuma thread é finalizado, já que não esta realizando nenhum execução.
- 4. Vantagens do uso de multi-threading Possibilidade de escalar as operações da CPU a partir de paralelização de processamento de dados (assumindo um hardware com multi-core/multi- processadores) Realizar operações variadas enquanto esperamos por operações de I/O finalizem. Manter uma UI responsiva
- 5. Preocupações com muti-threading Adiciona complexidade ao programa Linhas de código Leitura Testabilidade Execução mais lenta em maquinas com um core ou processador
- 6. Como iniciar um thread?
- 7. Como iniciar thread com parâmetros
- 8. Threads com métodos de instancia
- 9. Tempo de vida de uma thread Uma thread para quando O método da thread retorna Ocorre um exception não tratada (synchronous exception) Outra thread para ela com “Interrupt”ou “Abort” (asynchronous exception) A propriedade IsAlive prove um snapshot instantaneo do status da thread IsAlive == false
- 10. Como parar uma thread? Idealmente é ter uma logica pré-definida para abortar a execução
- 11. Thread-pool Prove uma forma em que as threads são emprestadas para operações concorrentes que sejam rápidas. CLR prove uma thread-pool por processo. Threads são adicionadas ou removidas de acordo com a demanda Permite que o custo de criar e matar threads seja reduzido durante a vida do processo Por padrão tem a propriedade IsBackground definida como `true` Usado de implicitamente forma padrão ao utilizar Async I/O, Delegate.Invoke, Parallel.For, PLINQ
- 12. Parallel.For e PLINQ Usam por padrão o threadpool
- 13. ThreadLocal State “System.NotSupportedException -> WebClient does not support concurrent I/O operations.”
- 14. ThreadLocal State Com isso seu programa instancia mais de 100 WebClients, seu programa lança uma exceção que informa que seus webclients estão dando timeout. Você percebe que é porque sua máquina não está executando um sistema operacional de servidor, e há um limite máximo no número de conexões simultâneas.
- 15. ThreadLocal State Nesse caso, cada operação de acesso a dados é inteiramente independente um do outro. O uso do thread-local state nos permitiu garantir que gerássemos apenas tantos objetos WebClient quanto necessário, e que cada WebClient pertence a thread que o gerou.
- 16. ThreadLocal State O mesmo é conseguido com PLINQ utilizando o ThreadLocal<>, porém é importante ressaltar que, em qualquer cenário, usando o tipo ThreadLocal<> é mais custoso do que usar o overload de ThreadLocalState do Parallel.ForEach
- 17. Sincronização de threads A maior parte dos recursos dentro de um programa não são pensados para serem usados de forma concorrente. Collections (array, list, dictionary, etc) Files Mesmo inteiros Oque deveria ser exibido? Oque será exibido?
- 18. Sessões criticas Uma sessão critica é uma região do código que ira acessar um recurso compartilhado:
- 19. Race Condition
- 20. Solução 1: Atomic updates Maior parte dos processadores suportam atomic updates
- 22. Solução 3: Wait Based Synchronization Quando threads necessitam de acessar o mesmo recurso que não pode ser particionado (adicionar ou remover um no de uma lista, ou manipular o mesmo arquivo) Algumas vezes queremos que uma thread esteja block ate algum evento ocorrer. A casos que os dados dependem de um passo anterior inviabilizando particionamento. Quando o input de uma thread depende do output de outra Calcular a sequencia de Fibonacci Sequence[0] = Sequence[1] = 1 Sequence[n] = Sequence[n-1]+Sequence[n-2]
- 24. Wait-Based Thread Synchronization Primitives Existem vários primitivos para controle de threads no CLR System.Threading: Monitor Mutex ReaderWriterLockSlim ManualResetEvent, AutoResetEvent Semaphore, SlimSemaphore Os 3 primeiros compartilham o mesmo modelo de uso: Faz uma chamada para adquirir o owner do “lock” Usa o recurso compartilhado que o “lock” designado visa proteger Faz um chamada para liberar o “lock” assim que o recurso não é mais necessário
- 25. System.Threading.Monitor Monitor garante acesso exclusivo a um recurso CLR permite apenas uma thread entrar no contexto do monitor por vez Outras threads que tentarem entrar irão ficar bloqueada Assim que o recurso for liberado a próxima thread na espera ira adquirir para si o acesso exclusivo ao recurso
- 26. Monitors no CLR Metodos do monitor operam em cima de uma referencia de um objeto Qualquer referencia de objeto no HEAP pode potencialmente ser associado a um lock
- 28. C# Monitor syntax sugar
- 29. Hold & Wait As vezes uma thread precisa e esperar alguma coisa enquanto segura um lock Em scenarios de producer/consumer é comum ter que lidar com gerenciamento de disponibilidade de recursos. Mutipla aquisição de locks
- 30. Hold & Wait com Monitors
- 31. ManualResetEvent Controle de fluxo Precisa ser explicitamente resetado
- 32. AutoResetEvent Controle de fluxo É resetado a cada WaitOne
- 33. DEADLOCK
- 34. DEADLOCK Deadlocks podem ocorrer a qualquer momento em que esteja numa situação de Hold & Wait Enquento segura um lock a thread tenta obter outro lock Deadlocks podem ocorrer mas não necessariamente vão ocorrer Deadlocks são possíveis mas não necessariamente prováveis (a probabilidade aumenta de acordo com o # de threads/processadores/cores) Deadlock podem talvez ser temporário caso seja utilizado timeouts nas aquisições de lock
- 35. COMO ACONTECE?
- 36. Mutexes Um Mutex é um objeto de Kernel (Sytem.Threading.Mutex) Suporta timeout em aquisições de lock Nomeável, permite sincronização cross-process na mesma maquina Habilita o uso múltipla aquisições de lock com de deadlock-free via WaitHandle.WaitAll Tradeoffs Chamadas de aquisições e liberação de locks sempre ocorrem em kernel mode Objetos de kernel devem ser fechados assim que não mais necessários (ocorre automaticamente mas depende do GC)
- 37. Código propicio a deadlock
- 38. Sem deadlock
- 39. Semaphore Funciona de forma similar ao Monitor ou Mutex, porem ele delimita quantas threads podem acessar uma sessão critica ao mesmo tempo. É como uma balada como uma fila, aonde as pessoas na fila esperam uma pessoa sair da balada para entrar. System.Threading.SemaphoreSlim é mais leve, não faz chamdas de kernel, para ser usado em apenas um processo. System.Threading.Semaphore pode ser nomeado e funciona entre processos Não tem garantia de ordem
- 40. Semaphore
- 41. ReaderWriterLockSlim Possui trem modos : Read, Write e Ungradeable Muitas threads podem estar simutaneamente em modo Read Apenas uma pode entrar em modo Ungradeable mas outras threads podem entrar em modo read Apenas uma Thread pode entrar em modo write, e nenhuma outra thread pode adquirir um lock
- 43. Immutable Collections NuGet System.Collection.Immutable Thread Safe por definição
- 44. Keyword : volatile Não reordena instruções na memoria “Garante” que a leitura do valor mais novo será realizada Resolvia o problema de double null check em versões do .NET < 2 Deve ser evitado Apenas utilizado em casos em que o cenario de locks não esta atendendo a performance desejada
- 45. E o TPL? Async await? IMPORTANTE: Assíncrono não é equivalente a paralelo. A classe Task ou ValueTask não necessariamente estão vinculadas com threads. O Método estático Task.Run() ou Task.Factory.StartNew() sempre inicia uma thread, e é a forma recomendada para se criar threads no .NET moderno. Mais sobre isso na proxima, sobre .NET Assincrono