Java المتقدمة: تعدد مسارات التنفيذ

Name: Java المتقدمة: تعدد مسارات التنفيذ
Author: Scott Stanlick

اكتشف تعدد الخيوط في جافا واطلع على كيفية إنجاز المزيد من العمل خلال نفس الفترة الزمنية

شاهد الدرس الأول مجانًا — احصل على وصول كامل إلى جميع الدروس الـ3.

دورة تدريبية: عند الطلب

تحياتي، أهلا بعودتك. سكوت ستانليك هنا. في هذه الدروس، سنلقي نظرة على خيوط المعالجة Threading. سنلقي نظرة على خيط Java الرئيسي Main. سنحصل على نظرة خاطفة على دورات حياة الخيط المختلفة. سوف نلقي نظرة على مجموعات تنفيذ الخيط وجدولة الخيوط. في هذا الدرس بالذات، سنبدأ بإلقاء نظرة على الخيوط بشكل مناسب. هذا هو المكان الذي ستبدأ منه عادةً في مناقشة الخيوط. لذا فإن أول شيء أريد أن أعرضه لك هو جهازي الذي أقوم بالتشغيل عليه. لدي أربعة معالجات لذا فهذه آلة ذات أربعة نواة. يمكننا أن نرى أن لديّ 236 عملية أو تطبيقًا أو عملية معرفات تعمل في 2906 خيط. لذلك هناك العديد والعديد من الخيوط على الجهاز، خيوط أكثر بكثير من العمليات وبالتأكيد خيوط أكثر من المعالجات. وهكذا تمر هذه الخيوط من خلال تغيرات الحالة. إنها قابلة للتشغيل، إنها تنتظر، إنهم يحظرون، لقد انتهى وقتهم، إنهم نائمون. سنرى، سنرى كيف يتكشف كل هذا هنا في دقيقة واحدة. إذن أولاً، ما هو الخيط؟ حسنًا، الخيط عملية خفيفة الوزن التي يمكن تشغيلها بشكل مستقل بواسطة نظام التشغيل. في الواقع، يمكن أن يكون هناك العديد من الخيوط كلها تعمل في وقت واحد. إنه يشبه إلى حد ما طريق سريع متعدد المسارات مقابل طريق ذو حارة واحدة. لذا يمكننا تشغيل عدة سلاسل في نفس الوقت أو بالتوازي. لذلك، يتم إنجاز المزيد من العمل في نفس الوقت. لذا فإن أول شيء أريد أن أعرضه لك هنا هو لقد أنشأنا فئة تسمى خيط تحميل الملف. لذلك من المؤكد أنه خيط، وهو ما يعني أنه يحتوي على طريقة تشغيل. لذلك سيتم تحديد ما سيفعله هذا الخيط Thread بواسطة ما هو ضمن الكود في طريقة التشغيل. لأن عمر الخيط هو طول الوقت المستغرق لتشغيل طريقة التشغيل Run. لذلك هناك الخيط لدينا. سيقوم بمحاكاة تحميل ملف. لذا فإن الاختبار الأول يقول أن الخيط قد حدث بشكل خاطئ ودعنا نرى كيف يبدو ذلك. عندما أقوم بتشغيل هذا، يجب أن يكتشف كم عدد المعالجات لدي، الذي رأيناه للتو لدي أربعة معالجات. لذا فنحن لا نفرط في تحميل الأجهزة هنا، نحن لا ننشئ المزيد من الخيوط أكثر مما لدينا معالجات في هذه اللحظة. لذلك أنا أستدعي طريقة التشغيل في الخيط، أربعة منهم في الواقع هنا. ويمكنني أن أرى أن كل هذه الخيوط تم تشغيلها على الطريقة الرئيسية Main بأولوية 5. وقد استغرق ذلك 2.2098 ثانية. حسنًا، هذا لا يبدو وكأنه خيط بالنسبة لي. يبدو أن هذه الأشياء كانت مكدسة في ملف واحد. وكانوا كذلك. كانوا لأنك لا تستدعي بطريقة التشغيل مباشرة. يمكنك استدعاء طريقة بدء الخيط Thread start. وتشرك طريقة البدء الآلية بحيث يتم إنشاء مهام الخلفية ونشرها. لذلك دعنا نفعل ذلك بشكل صحيح ودعنا نستخدم طريقة البدء على الخيط ودعنا نرى كيف يبدو هذا السيناريو نفسه. المعالجات المتاحة لا تزال أربعة، ولذا سأشاهد نفس عمليات تحميل الملفات الأربعة، يتم تحميل الملفات الأربعة نفسها بدلاً من ذلك، لكن الآن يمكنك أن ترى أنها 0.547 ثانية. ويمكنني أيضًا أن أرى أنهم لم يتم تشغيلهم جميعًا على الطريقة الرئيسية Main. كان هذا الخيط 1، الخيط 2، الخيط 3، الخيط 0. لذلك، كان كل منهم عبارة عن خيوط مستقلة، والآن يمكننا أن نرى أننا قمنا بنفس القدر من العمل في ربع الوقت. إذن التالي الذي سنلقي نظرة عليه هو كيف يمكننا تسمية الخيوط. على سبيل المثال، هذا نوع ما صعب لمعرفة ماذا يكون ماذا، أليس كذلك؟ خاصة عندما تبحث في آثار المكدس ومخلفات الخيوط وهذا النوع من الأشياء. لذا ما أريد فعله هو نفس السيناريو مرة أخرى، لكني أريد تعيين اسم الخيط إلى رقم نوليدج سيتي وسيستخدم فقط "i" في الحلقة الأربعة هنا. لذلك يجب أن نرى نوليدج سيتي رقم 1، رقم 2، رقم 3، رقم 4. ومرة أخرى، بدأنا هذه بشكل صحيح. الآن، سوف يقوم نظام التشغيل بشكل تعسفي بتشغيل هذه الخيوط. وذلك لأننا لم نحدد أولوية الخيط. لذا فهم جميعًا يشغلونها كأولوية 5. لذلك لكل منهما أولوية متساوية. لذلك ليس هناك قول بالضرورة أي خيط سيتم تشغيله أولاً. وكما ترون هنا، فإن نوليدج سيتي رقم 1 تم تشغيله أولاً، 0 هو آخر ما تم تشغيله في الواقع. وإذا قمنا بتشغيله مرة أخرى فسترى هناك مجموعة متنوعة من الأصناف. إنه أمر غير متوقع، الترتيب الذي سيتم تشغيلهم به. ما لم تفعل هذا بالطبع. إذا قمت بتعيين الأولوية، إذا كان لديك خيط معين مثل دعنا نقول طباعة فواتير العملاء والعميل يقف هناك عند المنضدة، ربما تريد الخيط الذي يقوم بالطباعة أن يخصل على أولوية أعلى، لإعطاء أولوية تنفيذ أعلى. ولذا فإن ما نفعله هنا هو نفس الفكرة. سنقوم بتشغيل هذا الملف أربع مرات، باستثناء ثلاثة منهم سيكون لهم الأولوية 9. أنا فقط أفعل القليل من تحويل المسار هنا. إذا كانت قيمة "I" تساوي 3، فسنضبط الأولوية على 5. إذا كانت "I" أي شيء بخلاف 3، سنضع الأولوية على 9. إذن ما يجب أن نراه هو أن يتم تشغيل نوليدج سيتي رقم 3 في النهاية. لأن الثلاثة الآخرين لديهم أولوية أعلى لذا دعنا فقط نثبت ذلك. وهو ما تم بالفعل. يمكننا رؤية نوليدج سيتي رقم 2، رقم 1، رقم 0. كانوا جميعًا يتم تشغيلهم بأولوية 9 وتغلبوا على نوليدج سيتي هذه رقم 3، الذي كان تعمل في الأولوية 5 لذا تم تقديمها أخيرًا. شكرا لمشاهدتك.

متقدم مقدِّم الخدمة : Scott Stanlick 3 الدروس · 18m باللغات: العربية, الألمانية, الإنجليزية, الإسبانية, الفرنسية, البرتغالية, Chinese

وصف الدورة

في هذه الدروس، ستتعلم كيفية الاستفادة من معالجة الخيوط المتعددة للقيام بمزيد من العمل في نفس الوقت. سنستعرض كيف تسمح الخيوط لأحد البرامج بالعمل بكفاءة أكبر عن طريق القيام بأشياء متعددة في نفس الوقت وكيف يتم استخدامها لأداء مهام معقدة في الخلفية دون مقاطعة البرنامج الرئيسي أو التسبب في تجميد الشاشة.

قد ترى ملصقًا على الكمبيوتر المحمول الخاص بك يقول "Intel CORE i7" أو شيء مشابه، والذي يخبرك بعدد المعالجات التي تمتلكها بنفسك. سنستعرض كيف تسمح هذه المعالجات المتعددة لمئات أو حتى آلاف العمليات بالعمل في وقت واحد على جهاز واحد.

يجب كتابة البرامج للاستفادة من هذه المعالجات، وإلا فإن الكثير من جهاز الكمبيوتر الخاص بك في وضع الخمول. اكتشف كيفية إنشاء الخيوط الخاصة بك وكيفية تكوينها لتناسب سيناريو برمجة معين.

ما ستتعلمه

التعرف على الخيوط وشرح كيفية عملها داخل البرنامج
وصف حالات الخيط والانتقالات بينها
شرح آلية عمل جدوِلة الخيوط
إنشاء خيوطك الخاصة وتهيئتها لسيناريو برمجي معين
الاستفادة من المعالجة متعددة الخيوط لإنجاز قدر أكبر من العمل في نفس الوقت
استخدام المعالجات متعددة الأنوية لتشغيل عمليات متعددة في آنٍ واحد على جهاز واحد

النقاط الرئيسية

تتيح الخيوط للبرنامج أن يعمل بكفاءة أكبر من خلال تنفيذ أشياء متعددة في الوقت ذاته.
تُستخدم الخيوط لتنفيذ المهام المعقدة في الخلفية دون مقاطعة البرنامج الرئيسي أو تجميد الشاشة.
تتيح المعالجات المتعددة تشغيل مئات بل آلاف العمليات في آنٍ واحد على جهاز واحد.
يجب كتابة البرامج للاستفادة من المعالجات المتعددة، وإلا يبقى جزء كبير من الحاسوب خاملاً.
يمكنك إنشاء خيوطك الخاصة وتهيئتها لتناسب سيناريو برمجي معين.

الأسئلة الشائعة

ما الذي سأتعلمه في هذا المقرر؟

ستتعلم كيفية الاستفادة من المعالجة متعددة الخيوط لإنجاز قدر أكبر من العمل في نفس الوقت، وكيفية إنشاء خيوطك الخاصة وتهيئتها لتناسب سيناريو برمجي معين. وتشمل أهداف التعلم: التعرف على الخيوط وآلية عملها، وشرح حالات الخيط والانتقالات بينها، ووصف آلية عمل جدوِلة الخيوط.

ما الموضوعات أو الدروس التي يغطيها هذا المقرر؟

يغطي المقرر ثلاثة دروس: الخيط الرئيسي وتنفيذ الكود، ودورات حياة الخيط، ومجمّعات الخيوط والجدوِلة.

ما المهارات التي سأكتسبها من هذا المقرر؟

ستكتسب مهارات في Hyperthreading، ومعماريات Java، والمعالجات متعددة الأنوية، والبرمجة متعددة الأنوية، والمعالجة متعددة الخيوط، وكتل بناء الخيوط.

لماذا يُعدّ تعدد الخيوط مهماً للأداء؟

تتيح الخيوط للبرنامج أن يعمل بكفاءة أكبر من خلال تنفيذ أشياء متعددة في الوقت ذاته، كما تتيح المعالجات متعددة الأنوية تشغيل عمليات كثيرة في آنٍ واحد. يجب كتابة البرامج للاستفادة من هذه المعالجات، وإلا يبقى جزء كبير من حاسوبك خاملاً.