Desempenho e Desafios
Medição de Desempenho
Você pode utilizar os métodos nanoTime() ou System.currentTimeMillis() para medir o tempo de execução de código multithread em Java.
Neste vídeo, o código compara o desempenho da soma de elementos de um array em Java utilizando multithreading e single-threading. Um array é inicializado com inteiros aleatórios, a tarefa é distribuída entre vários threads para calcular a soma em paralelo, e em seguida a mesma soma é realizada sequencialmente para medir e comparar os tempos de execução.
Condições de Corrida
Condições de corrida ocorrem em programas multithread quando dois ou mais threads tentam operar simultaneamente sobre um recurso compartilhado sem a devida sincronização. Isso pode levar a comportamentos imprevisíveis e incorretos do programa, pois os resultados dependem de como os threads executam em paralelo e da velocidade com que acessam o recurso compartilhado.
Essa questão foi discutida na seção anterior, onde foi mostrado como resolver o problema utilizando a palavra-chave synchronized.
Comportamento Imprevisível
Comportamento imprevisível pode surgir devido à sincronização inadequada. Por exemplo, a ausência de sincronização pode levar as threads a trabalharem com dados desatualizados.
Neste vídeo, o código demonstra o problema do comportamento imprevisível em aplicações multithread causadas pelo acesso não sincronizado ao estado compartilhado.
Este problema pode ser resolvido utilizando a palavra-chave volatile. Uma variável declarada como volatile pode ser modificada simultaneamente por várias threads. Isso garante que o valor da variável será imediatamente visível para todas as outras threads após a alteração.
Mas não é necessário declarar todos os campos como volatile
Variáveis declaradas como volatile são sincronizadas com a memória principal a cada acesso de leitura e escrita. Isso significa que, quando uma thread atualiza o valor de uma variável volatile, a alteração se torna imediatamente visível para todas as outras threads, aumentando a visibilidade. No entanto, isso também pode tornar as leituras mais lentas, portanto utilize volatile apenas quando necessário.
Deadlock
Deadlock ocorre quando duas ou mais threads ficam presas esperando que uma libere recursos.
No vídeo, encontramos um deadlock quando duas threads simultaneamente bloquearam os monitores de objetos em sequências diferentes, levando a uma situação em que as threads simplesmente aguardavam que a outra liberasse os monitores necessários.
Para resolver esse problema, é necessário garantir que tais situações não ocorram. Isso pode ser alcançado assegurando que todas as threads bloqueiem os monitores dos objetos na mesma ordem.
Neste caso, a primeira thread que bloquear o monitor de um objeto impedirá que outras threads bloqueiem esse mesmo monitor, forçando-as a aguardar até que a primeira thread conclua sua tarefa. Somente após a primeira thread finalizar, ela irá liberar o monitor, permitindo que outras threads prossigam.
Evitando Problemas de Multithreading
Sincronização de dados: Utilize a palavra-chave synchronized em métodos e blocos de código para evitar condições de corrida.
Evite bloqueio mútuo: Garanta que todas as threads adquiram recursos na mesma ordem.
1. Qual método é utilizado para medir o tempo de execução do código em nanossegundos?
2. Qual é o nome do problema quando múltiplas threads tentam modificar simultaneamente o mesmo recurso?
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Você pode utilizar os métodos nanoTime() ou System.currentTimeMillis() para medir o tempo de execução de código multithread em Java.
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Condições de Corrida
Condições de corrida ocorrem em programas multithread quando dois ou mais threads tentam operar simultaneamente sobre um recurso compartilhado sem a devida sincronização. Isso pode levar a comportamentos imprevisíveis e incorretos do programa, pois os resultados dependem de como os threads executam em paralelo e da velocidade com que acessam o recurso compartilhado.
Essa questão foi discutida na seção anterior, onde foi mostrado como resolver o problema utilizando a palavra-chave synchronized.
Comportamento Imprevisível
Comportamento imprevisível pode surgir devido à sincronização inadequada. Por exemplo, a ausência de sincronização pode levar as threads a trabalharem com dados desatualizados.
Neste vídeo, o código demonstra o problema do comportamento imprevisível em aplicações multithread causadas pelo acesso não sincronizado ao estado compartilhado.
Este problema pode ser resolvido utilizando a palavra-chave volatile. Uma variável declarada como volatile pode ser modificada simultaneamente por várias threads. Isso garante que o valor da variável será imediatamente visível para todas as outras threads após a alteração.
Mas não é necessário declarar todos os campos como volatile
Variáveis declaradas como volatile são sincronizadas com a memória principal a cada acesso de leitura e escrita. Isso significa que, quando uma thread atualiza o valor de uma variável volatile, a alteração se torna imediatamente visível para todas as outras threads, aumentando a visibilidade. No entanto, isso também pode tornar as leituras mais lentas, portanto utilize volatile apenas quando necessário.
Deadlock
Deadlock ocorre quando duas ou mais threads ficam presas esperando que uma libere recursos.
No vídeo, encontramos um deadlock quando duas threads simultaneamente bloquearam os monitores de objetos em sequências diferentes, levando a uma situação em que as threads simplesmente aguardavam que a outra liberasse os monitores necessários.
Para resolver esse problema, é necessário garantir que tais situações não ocorram. Isso pode ser alcançado assegurando que todas as threads bloqueiem os monitores dos objetos na mesma ordem.
Neste caso, a primeira thread que bloquear o monitor de um objeto impedirá que outras threads bloqueiem esse mesmo monitor, forçando-as a aguardar até que a primeira thread conclua sua tarefa. Somente após a primeira thread finalizar, ela irá liberar o monitor, permitindo que outras threads prossigam.
Evitando Problemas de Multithreading
Sincronização de dados: Utilize a palavra-chave synchronized em métodos e blocos de código para evitar condições de corrida.
Evite bloqueio mútuo: Garanta que todas as threads adquiram recursos na mesma ordem.
1. Qual método é utilizado para medir o tempo de execução do código em nanossegundos?
2. Qual é o nome do problema quando múltiplas threads tentam modificar simultaneamente o mesmo recurso?
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