Nivel 27. Respuestas a las preguntas de la entrevista sobre el tema del nivel.

¿Qué es un punto muerto?

Un punto muerto es una situación en la que dos o más subprocesos están bloqueados, esperándose uno al otro. El punto muerto también se llama punto muerto.

Un punto muerto es una situación en la que dos o más procesos que ocupan algunos recursos intentan adquirir otros recursos ocupados por otros procesos y ninguno de los procesos puede ocupar el recurso que necesita y, en consecuencia, liberar el ocupado.

Hay puntos muertos en las órdenes de sincronización (resueltos mediante asignación de órdenes);

Punto muerto entre objetos (diferentes objetos que intentan acceder a los mismos bloques sincronizados);

Punto muerto de recursos (al intentar acceder a algunos recursos que solo un hilo puede usar a la vez).

¿Qué estrategias conoce para evitar que se produzcan puntos muertos?

Por supuesto, si el código se escribe sin errores, no habrá puntos muertos en él. ¿Pero quién puede garantizar que su código esté escrito sin errores? Por supuesto, las pruebas ayudan a identificar una parte importante de los errores, pero como hemos visto anteriormente, los errores en el código multiproceso no son fáciles de diagnosticar e incluso después de las pruebas no se puede estar seguro de que no haya situaciones de punto muerto. ¿Podemos de alguna manera protegernos del bloqueo? La respuesta es sí. Se utilizan técnicas similares en los motores de bases de datos, que a menudo necesitan recuperarse de bloqueos (asociados con el mecanismo de transacción en la base de datos). La interfaz Locky sus implementaciones disponibles en el paquete java.util.concurrent.locksle permiten intentar ocupar el monitor asociado a una instancia de esta clase usando el método tryLock(devuelve verdadero si fue posible ocupar el monitor).

También existe una estrategia para utilizar llamadas abiertas, es decir, llamar a métodos de otros objetos fuera del bloque sincronizado.

Enlace al artículo: Punto muerto en Java y métodos para combatirlo

¿ Pueden producirse puntos muertos al utilizar métodos wait-notify?

Personalmente, para mí es difícil responder a esta pregunta, pero después de leer varias discusiones sobre este tema en Internet, podemos decir lo siguiente:

Los interbloqueos se pueden evitar mediante el uso razonable de synchronized, volatile, monitor ( wait(), notify(), notifyAll()), y si profundiza, use clases java.utils.concurrent: en lugar de colecciones ordinarias, opciones de subprocesos múltiples ( ConcurrentHashMap, por ejemplo); si necesita una forma más compleja de sincronizar subprocesos, diferente CyclicBarrier, CountDownLatch.

waitSi usa - correctamente notify, entonces no deberían ocurrir puntos muertos.)))

Aquí está el enlace: Deadlock o Deadlock.

¿Cuál se usa con más frecuencia: notifyo notifyAll?

java.lang.Object.notify() activa un único hilo que está esperando en el monitor de este objeto. Si hay subprocesos esperando a este objeto, se elige uno de ellos para despertarlo. La elección es arbitraria y queda a discreción de la implementación. Un hilo espera en el monitor de un objeto llamando a uno de los métodos de espera.

Este método solo debe ser llamado por un subproceso que sea propietario del monitor de este objeto. Un hilo se convierte en propietario del monitor del objeto de una de tres maneras:

• Ejecutando un método de instancia sincronizado de ese objeto.
• Ejecutando el cuerpo de una declaración sincronizada que se sincroniza en el objeto.
• Para objetos de tipo Clase, ejecutando un método estático sincronizado de esa clase.

Sólo un hilo a la vez puede poseer el monitor de un objeto.

java.lang.Object.notifyAll() activa todos los subprocesos que están esperando en el monitor de este objeto. Un hilo espera en el monitor de un objeto llamando a uno de los métodos de espera.

Los subprocesos despertados no podrán continuar hasta que el subproceso actual libere el bloqueo de este objeto. Los subprocesos despertados competirán de la manera habitual con cualquier otro subproceso que pueda estar compitiendo activamente para sincronizarse en este objeto; por ejemplo, los subprocesos despertados no disfrutan de ningún privilegio o desventaja confiable al ser el siguiente subproceso en bloquear este objeto.

Este método solo debe ser llamado por un subproceso que sea propietario del monitor de este objeto.

Estos son extractos de la documentación. La pregunta es principalmente retórica, dependiendo de la aplicación, dependiendo de la situación))) Ni siquiera sé cómo respondería. Si alguien tiene alguna idea, déjela en los comentarios, estaré encantado de leerla.

waitSe recomienda utilizar el método con construcciones ifo while?

Здесь отвечу просто цитатой из сайта: Синхронизация потоков

По поводу вызова метода wait. Это уже из разряда чистой техники. Рекомендуется вызывать wait изнутри цикла while. Т.е., писать не

if (some condition){
    obj.wait()
}

..., а

while (some condition){
    obj.wait()
}

Зачем это надо. Дело в том, что notify может вызвать кто угодно. Просто по ошибке, от которой никто не застрахован. В том случае из опыта, о котором я рассказывал выше, мы взялись за переделку именно для того, чтобы избежать такой возможности. Просто спрятали un objeto, на котором происходит синхронизация. И доступ к нему имел только наш código. Это хорошая практика, но не всегда возможно, к сожалению. Так вот, если поток ждет выполнения некоторого условия – вариант с while надежнее. Если поток пустo по ошибке – он опять проверит condición и, если надо, будет ждать дальше.

Кроме того, не исключена возможность и простого выхода из ожидания без вызова notify. Я честно признаюсь, что не видел этого в спецификации виртуальной машины, хотя специально искал. Но некоторые «гуру» утверждают, что VM может выйти из состояния ожидания самопроизвольно. И более того, периодически это наблюдается. Если кто-нибудь даст ссылку на соответствующую спецификацию – буду благодарен!

Qué происходит после вызова метода notifyAll?

The java.lang.Object.notifyAll() wakes up all threads that are waiting on this object's monitor. A thread waits on an object's monitor by calling one of the wait methods.

Пробуждает все нити, которые ждали на этом мониторе.

Какие выгоды получает un objeto, если он immutable?

Нашел комментарий на: immutable-un objetoы и многопоточность

Immutable un objeto — это un objeto, состояние которого после создания невозможно изменить. В случае Java это значит что все поля экземпляра у класс отмечены Cómo final и являются примитивами o тоже immutable типами.

Пример:

public class ImmutablePoint {
    private final int x;
    private final int y;
    private final String description;

    public ImmutablePoint(int x, int y, String description) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.description = description;
    }
}

После создания экземпляра ImmutablePoint его модификация невозможна.

Простейший пример immutable класса из JDK это String. Любые методы, которые вы вызовите на строке (например description.toLowerCase()) вернут новую строку, а не модифицируют исходную.

Пример mutable класс из JDK — Date. Например myDate.setHours(x) модифицирует сам экземпляр myDate!

Есть разница между immutable-un objetoом (то есть, неизменяемым), и final-ссылкой.

Ключевое слово final для un objetoных типов гарантирует неизменяемость лишь ссылки, но не самого un objetoа. Например, если у вас есть final-enlace на ArrayList<T>, вы тем не менее можете добавлять в него новые элементы o изменять существующие.

В случае же immutable-un objetoа un objeto после окончания конструктора не изменяется вообще. Одного лишь модификатора final для этого недостаточно, необходимо, чтобы все подun objetoы были тоже неизменяемыми. Вы в принципе можете держать внутри ссылку на изменяемый un objeto, но обращаться с ним так, чтобы он не менялся.

Использование неизменяемых un objetoов даёт много выгод. Например, о таком un objetoе намного легче судить в ситуации, когда во многих частях программы есть enlace на него (для изменяемого un objetoа, любая часть программы может вызвать мутирующую функцию в практически любой момент времени и из любого потока).

Но то, что для нас важно в контексте вопроса — неизменяемые un objetoы не требуют синхронизации при многопоточном доступе. Вот собственно и вся рекомендация: используйте неизменяемые un objetoы, и вам не придётся думать о том, что нужно, а что не нужно синхронизировать. Единственная возможная проблема — если вы внутри ещё не отработавшего конструктора публикуете ссылку на un objeto, через которую к нему может получить доступ кто-нибудь ещё, и увидеть un objeto в изменяющемся состоянии! (Это бывает не так уж и редко. Например, иногда программист хочет добавить un objeto в конструкторе в коллекцию всех un objetoов данного типа.)

Следует различать действительно неизменяемые un objetoы, и un objetoы, имеющие лишь интерфейс «только для чтения». При чтении un objeto тем не менее может менять свою внутреннюю структуру (например, кэшировать самый свежий pedido данных). Такие un objetoы не являются в строгом смысле неизменяемыми, и не могут быть использованы из разных потоков без предосторожностей. (Поэтому, если ваш un objeto включает другие un objetoы, убедитесь, что documentoация гарантирует их неизменяемость!)

Обратите внимание, что для полей неизменяемого un objetoа вы практически обязаны использовать final! Дело в так называемой безопасной публикации. Смотрите. Инструкции в Java-программе могут быть переставлены Cómo оптимизатором, так и процессором (у Java достаточно слабая модель памяти). Поэтому, если не предпринимать специальных действий, окончание работы конструктора и присвоение значений полям может быть переставлено (но невидимо в рамках текущего потока)! Использование final гарантирует, что такого не произойдёт.

В случае многопоточного программирования преимущества immutable классов очевидны: после создания un objetoы можно передавать другим потокам и они всегда будут в актуальном состоянии. Т.е. вам не надо проверять не устарело ли состояние вашего экземпляра и не модифицировал ли его другой поток пока вы с ним работаете. Например, у вас есть метод bill(Date endDate), в нём вы наивно проверяете соответствие endDate Cómoим-то предварительным условиям и начинаете с ней работать. В этот момент другой поток может изменить endDate, например установит её глубоко в прошлое. Последствия могут быть самыми удивительными.

Qué такое «thread-safe»?

Опять же: What is thread Safe in java? [duplicate]

Thread safe means that a method or class instance can be used by multiple threads at the same time without any problems occuring.

Состояние потоко-безопасности подразумевает, что метод o класс может быть использован множеством нитей без проблем столкновения, то есть дедлоков.

Consider the following method:

private int myInt = 0;
public int AddOne()
{
    int tmp = myInt;
    tmp = tmp + 1;
    myInt = tmp;
    return tmp;
}

Now thread A and thread B both would like to execute AddOne(). but A starts first and reads the value of myInt (0) into tmp. Now for some reason the scheduler decides to halt thread A and defer execution to thread B. Thread B now also reads the value of myInt (still 0) into it's own variable tmp. Thread B finishes the entire method, so in the end myInt = 1. And 1 is returned. Now it's Thread A's turn again. Thread A continues. And adds 1 to tmp (tmp was 0 for thread A). And then saves this value in myInt. myInt is again 1.

Здесь и нить А и нить B хотят выполнить AddOne (). но А начинается первой и считывает significado myInt (0) в TMP. Теперь по некоторым причинам планировщик решает остановить поток А и отложить выполнение нити B. Поток В настоящее время также считывает significado myInt (0) в его собственной переменной TMP. Нить B завершает весь метод так, что в конце концов myInt = 1. И 1 возвращается. Поток А продолжается. И добавляет 1 к TMP (TMP 0 для нити A). А затем сохраняет это significado в myInt. myInt снова 1.

So in this case the method AddOne was called two times, but because the method was not implemented in a thread safe way the value of myInt is not 2, as expected, but 1 because the second thread read the variable myInt before the first thread finished updating it.

Так что в этом случае метод AddOne был вызван два раза, но так Cómo этот метод не был реализован в потоке безопасным способом величина myInt не 2, Cómo ожидалось, а 1, потому что второй поток чтения переменной myInt закончился перед первой нитью до его обновления.

Creating thread safe methods is very hard in non trivial cases. And there are quite a few techniques. In Java you can mark a method as synchronized, this means that only one thread can execute that method at a given time. The other threads wait in line. This makes a method thread safe, but if there is a lot of work to be done in a method, then this wastes a lot of time. Another technique is to 'mark only a small part of a method as synchronized' by creating a lock or semaphore, and locking this small part (usually called the critical section). There are even some methods that are implemented as lockless thread safe, which means that they are built in such a way that multiple threads can race through them at the same time without ever causing problems, this can be the case when a method only executes one atomic call. Atomic calls are calls that can't be interrupted and can only be done by one thread at a time.

Creación потоко-безопасных методов очень трудно. В Java вы можете пометить метод Cómo синхронизированный, это будет означать, что только один поток может выполнить этот метод в данный момент времени. Другие нити, будут ждать в очереди. Это делает метод потоко-безопасным, но если много работы предстоит сделать в методе, то на это будет уходить много времени. Другой метод заключается в разметке лишь малой части метода, Cómo синхронизированного 'путем создания локов(locks) o семафоров, и запирании этой небольшой части (обычно называемый критический раздел (critical section)). Есть даже некоторые методы, которые реализуются Cómo беззамочные потокобезопасные (lockless thread safe), это означает, что они построены таким образом, что несколько потоков могут проходить через них в одно время и никогда не вызывают проблем, это может быть в случае, когда метод выполняет только один атомарный вызов. Атомарные вызовы это вызовы, которые не могут быть прерваны, и может быть реализованы только одним потоком.

Qué такое "happens-before"?

Есть статья на википедии, она не конкретно про "happens-before", но все – таки.

А так-то:
«Выполняется прежде» (англ. happens before) — отношение строгого частичного порядка (арефлексивное, антисимметричное, транзитивное), введённое между атомарными командами (++ и -- не атомарны!), придуманное Лесли Лэмпортом и не означающее «физически прежде». Оно значит, что вторая команда будет «в курсе» изменений, проведённых первой.

Модель памяти Java

В частности, одно выполняется прежде другого для таких операций (список не исчерпывающий):

• Синхронизация и мониторы:
• Захват монитора (начало synchronized, метод lock) и всё, что после него в том же потоке.
• Возврат монитора (конец synchronized, метод unlock) и всё, что перед ним в том же потоке.
• Таким образом, оптимизатор может заносить строки в синхроблок, но не наружу.
• Возврат монитора и последующий захват другим потоком.
• Запись и чтение:
• Любые зависимости по данным (то есть запись в любую переменную и последующее чтение её же) в одном потоке.
• Всё, что в том же потоке перед записью в volatile-переменную, и сама запись.
• volatile-чтение и всё, что после него в том же потоке.
• Запись в volatile-переменную и последующее считывание её же.[4][2] Таким образом, volatile-запись делает с памятью то же, что возврат монитора, а чтение — то же, что захват.[5] А значит: если один поток записал в volatile-переменную, а второй обнаружил это, всё, что предшествует записи, выполняется раньше всего, что идёт после чтения; см. иллюстрацию.
• Для un objetoных переменных (например, volatile List x;) столь сильные гарантии выполняются для ссылки на un objeto, но не для его содержимого.
• Обслуживание un objetoа:
• Статическая инициализация и любые действия с любыми экземплярами un objetoов.
• Запись в final-поля в конструкторе[6] и всё, что после конструктора. Как исключение из всеобщей транзитивности, это соотношение happens-before не соединяется транзитивно с другими правилами и поэтому может вызвать межпоточную гонку.[7]
• Любая работа с un objetoом и finalize().
• Обслуживание потока:
• Запуск потока и любой código в потоке.
• Зануление переменных, относящихся к потоку, и любой código в потоке.
• Код в потоке и join(); código в потоке и isAlive() == false.
• interrupt() потока и обнаружение факта останова.

Qué такое JMM?

Java Memory Model

Вот enlace: Chapter 17. Threads and Locks

И вот выдержка из нее:

A memory model describes, given a program and an execution trace of that program, whether the execution trace is a legal execution of the program. The Java programming language memory model works by examining each read in an execution trace and checking that the write observed by that read is valid according to certain rules.

Я понял на своем уровне что это набор правил:

Правило № 1: однопоточные программы исполняются псевдопоследовательно. Это значит: в реальности процессор может выполнять несколько операций за такт, заодно изменив их порядок, однако все зависимости по данным остаются, так что поведение не отличается от последовательного. Правило № 2: нет невесть откуда взявшихся значений. Чтение любой переменной (кроме не-volatile long и double, для которых это правило может не выполняться) выдаст либо significado по умолчанию (ноль), либо что-то, записанное туда другой командой.br /> И правило № 3: остальные события выполняются по порядку, если связаны отношением строгого частичного порядка «выполняется прежде» (англ. happens before).

Какое исключение вылетит, если вызвать wait не в блоке synchronized?

Вот enlace: Ответы на вопросы на собеседование Multithreading (часть 2)

Основная причина вызова wait и notify из статического блока o метода в том, что Java API обязательно требует этого. Если вы вызовете их не из синхронизированного блока, ваш código выбросит IllegalMonitorStateException. Более хитрая причина в том, чтобы избежать состояния гонки между вызовами wait и notify.