Что такое Semaphore?

Semaphore – это тип синхронизатора: семафор со счётчиком, реализующий шаблон синхронизации Семафор. Доступ управляется с помощью счётчика: изначальное значение счётчика задаётся в конструкторе при создании синхронизатора, когда поток заходит в заданный блок кода, то значение счётчика уменьшается на единицу, когда поток его покидает, то увеличивается. Если значение счётчика равно нулю, то текущий поток блокируется, пока кто-нибудь не выйдет из защищаемого блока. Semaphore используется для защиты дорогих ресурсов, которые доступны в ограниченном количестве, например подключение к базе данных в пуле.

Чем полезны неизменяемые объекты?

Неизменяемость (immutability) помогает облегчить написание многопоточного кода. Неизменяемый объект может быть использован без какой-либо синхронизации. К сожалению, в Java нет аннотации @Immutable, которая делает объект неизменяемым, для этого разработчикам нужно самим создавать класс с необходимыми характеристиками. Для этого необходимо следовать некоторым общим принципам: инициализация всех полей только в конструкторе, отсутствие методов setX() вносящих изменения в поля класса, отсутствие утечек ссылки, организация отдельного хранилища копий изменяемых объектов и т.д.

Что такое busy spin?

busy spin – это техника, которую программисты используют, чтобы заставить поток ожидать при определённом условии. В отличие от традиционных методов wait(), sleep() или yield(), которые подразумевают уступку процессорного времени, этот метод вместо уступки выполняет пустой цикл. Это необходимо, для того, чтобы сохранить кэш процессора, т.к. в многоядерных системах, существует вероятность, что приостановленный поток продолжит своё выполнение уже на другом ядре, а это повлечет за собой перестройку состояния процессорного кэша, которая является достаточно затратной процедурой.

Перечислите принципы, которым вы следуете в многопоточном программировании?

При написании многопоточных программ следует придерживаться определённых правил, которые помогают обеспечить достойную производительность приложения в сочетании с удобной отладкой и простотой дальнейшей поддержки кода.

• Всегда давайте значимые имена своим потокам. Процесс отладки, нахождения ошибок или отслеживание исключения в многопоточном коде – довольно сложная задача. OrderProcessor, QuoteProcessor или TradeProcessor намного информативнее, чем Thread1, Thread2 и Thread3. Имя должно отражать задачу, выполняемую данным потоком.
• Избегайте блокировок или старайтесь уменьшить масштабы синхронизации. Блокировка затратна, а переключение контекста ещё более ресурсоёмко. Пытайтесь избегать синхронизации и блокировки насколько это возможно, и организуйте критическую секцию в минимально необходимом объёме. Поэтому синхронизированный блок всегда предпочительней синхронизированного метода, дополнительно наделяя возможностью абсолютного контроля над масштабом блокировки.
• Обрабатывайте прерывание потока с особой тщательностью. Нет ничего хуже оставшегося заблокированным ресурса или системы в неконстистентном, по причине неподтверждённой транзакции, состоянии.
• Помните об обработке исключений. Выброшенные InterruptedException должны быть адекватно обработаны, а не просто подавлены. Так же не стоит пренебрегать Thread.UncaughtExceptionHandler. При использовании пула потоков необходимо помнить, что он зачастую просто «проглатывает» исключения. Так, если вы отправили на выполнение Runnable нужно обязательно поместить код выполнения задачи внутрь блока try-catch. Если в очередь пула помещается Callable, необходимо удостоверится, что результат выполнения всегда изымается помощью блокирующего get(), чтобы в случае возникновения существовала возможнотсь заново выбросить произошедшее исключение.
• Между синхронизаторами и wait() и notify() следует выбирать синхронизаторы. Во-первых, синхронизаторы, типа CountDownLatch, Semaphore, CyclicBarrier или Exchanger упрощают написание кода. Очень сложно реализовывать комплексный управляющий поток, используя wait() и notify(). Во-вторых, эти классы написаны и поддерживаются настоящими мастерами своего дела и есть шанс, что в последующих версиях JDK они будут оптимизированы изнутри или заменены более производительной внешней реализацией.
• Почти всегда использование Concurrent сollection выгоднее использования Synchronized сollection, т.к. первые более современны (используют все доступные на момент их написания новшества языка) и масштабируемы, чем их синхронизированые аналоги.

Какое из следующих утверждений о потоках неверно?

1. Если метод start() вызывается дважды для одного и того же объекта Thread, во время выполнения генерируется исключение.
2. Порядок, в котором запускались потоки, может не совпадать с порядком их фактического выполнения.
3. Если метод run() вызывается напрямую для объекта Thread, во время выполнения генерируется исключение.
4. Если метод sleep() вызывается для потока, во время выполнения синхронизированного кода, блокировка не снимается.

Правильный ответ: 3. Если метод run() вызывается напрямую для объекта Thread, во время выполнения исключение не генерируется. Однако, код, написанный в методе run() будет выполняться текущим, а не новым потоком. Таким образом, правильный способ запустить поток – это вызов метода start(), который приводит к выполнению метода run() новым потоком.

Вызов метода start() дважды для одного и того же объекта Thread приведёт к генерированию исключения IllegalThreadStateException во время выполнения, следовательно, утверждение 1 верно. Утверждение 2 верно, так как порядок, в котором выполняются потоки, определяется Планировщиком потоков, независимо от того, какой поток запущен первым. Утверждение 4 верно, так как поток не освободит блокировки, которые он держит, когда он переходит в состояние Ожидания.

Даны 3 потока Т1, Т2 и Т3? Как реализовать выполнение в последовательности Т1, Т2, Т3?

Такой последовательности выполнения можно достичь многими способами, например просто воспользоваться методом join(), чтобы запустить поток в момент, когда другой уже закончит своё выполнение. Для реализации заданной последовательности, нужно запустить последний поток первым, и затем вызывать метод join() в обратном порядке, то есть Т3 вызывает Т2.join, а Т2 вызывает Т1.join, таким образом Т1 закончит выполнение первым, а Т3 последним.