Previous
Next

JAVA - Çok kanallı (Multi-Threaded) programlama

by Cem Kefeli 16. Haziran 2014 00:00

Tüm java makalelerime buradan ulaşabilirsiniz...Java

Yazdığım 15 kadar Java makalesinden sonra düşündüm ki Java'da çok kanallı programlamadan bahsetmemek büyük bir eksiklik olmuş bu yazı dizisi için. Şu sıralar üzerinde uğraştığım bir proje de bu durumu biraz tetikledi açıkçası. Hazır çok kanallı programlamaya (ki bundan sonra multi-threading diyeceğim...) derinlemesine inmişken bu konuya da yüzelsel olarak bir değinmek istedim.

Programlama dillerini iş yapan bir işçiye benzetirsek, tıpkı bir işçi gibi işlerini belirli bir sırayla yaptığını görürürüz. Yani bir program parçacığı çalışır, bir işi yapar, bititir, sonra bir diğer işe başlar, onu bititir, sonra bir yenisine başlar. Süreç bu şekilde kendisine verilen işler bitene kadar devam eder. Eğer yalnızca bir işçiniz varsa burada işçi için değil de iş süreci için bir çıkmaz oluşacağını hissetmişsinizdir. Tabi ki burada işin niteliği de önemlidir. Çünkü bir işçi yalnızca ve yalnızca kendisine verilen bir işi yerine getirir, işi bitmeden de bir diğer işi yapamaz. Peki ya bizim senkron bir şekilde yapılması gereken işlerimiz varsa ne olacak? Cevap basit aslında yeni işçiler almalıyız. İşte programlamada çoklu-işçiliği sağlayan multi-threaded yapılardır. Bu arada "Ne kadar senkron?" sorusunu aklınızın bir kenarına şimdilik not edin, ilerleyen dakikalarda inceleyeceğiz...

Programlama hayatından daha gerçekçi bir örnek vererek ilerleyelim;

Örneğin bir uygulama yazmak istiyoruz. Bu uygulama hem sürekli ekrana birşeyler yazacak hem de bir yandan ben klavyeden hangi metni girersem onu alıp aynen ekrana basacak. Yani iki iş parçacığından oluşuyor. Eğer multi-threaded bir yapı kullanmazsanız böyle bir uygulamayı gerçek anlamda oluşturamazsınız. Yapılacak işler birbiri ile çakışır, senkron değil de birbirini beklemek zorunda kalan iş parçacıkları oluşur.

Multi-Threaded Example-1  |  Gizle  |  Göster
package multithreaded.sample1;

/**
 *
 * @author Cem Kefeli
 */
public class MultiThreadedEx1 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread_Read threadRead=new Thread_Read();
        Thread_Write threadWrite=new Thread_Write();
        threadRead.start();
        threadWrite.start();
    }
}
package multithreaded.sample1;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

/**
 *
 * @author Cem Kefeli
 */
public class Thread_Read extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String text="";
        
        while(true) {
            try {
                text = bufferedReader.readLine();
            } 
            catch (IOException Exc) {
                System.out.println(Exc);
            }
            System.out.println("Echo: "+text);
        }
    }
}
package multithreaded.sample1;

/**
 *
 * @author Cem Kefeli
 */
public class Thread_Write extends Thread {
    String text = "Thread example-1";
    
    @Override
    public void run() {
        while(true) {
            try {
                System.out.println(text);
                Thread.sleep(5000);
            } 
            catch (InterruptedException Exc) {
                System.out.println(Exc);
            }
        }
    }
}

Thread example-1
test
Echo: test
Thread example-1
deneme
Echo: deneme
Thread example-1
Thread example-1

Yukarıdaki örnek çok basit bir örnek, fakat görülüyor ki farklı işleri aynı anda yapabiliyoruz artık. Bu mantıkla yalnızca iki adet değil onlarca işi senkron bir şekilde yürütebiliriz. Bir işe başlamak için bir diğer işin bitmesini beklemek zorunda da değiliz böylece.

Yazının başında "Ne kadar senkron?" sorusunu park etmiştik hatırlarsanız, şimdi oraya geri dönelim. Elinizde 1 işçinin 3 saatte bitirebileceği bir iş ve 1 işçinin 5 saatte bitirebileceği ikinci bir iş var. Soru şu; eğer multi-threaded bir yapı kullanırsanız bu iki iş ne kadar zamanda biter, kullanmazsanız ne kadar zamanda biter? Bu arada yeri gelmişken de söylemek lazım Java'da her uygulama en az bir thread'den oluşur ki onun adı da main thread'dir. Yani thread'siz uygulama diye birşey yoktur, "single-thread" ve "multi-thread" kavramları vardır.

İkinci sorunun cevabı daha kolay. Bu iki işin toplam süresi yaklaşık 8 saat sürer diyebiliriz. Yani (toplam süre~=8 saat) denkliği bize gereken cevabı verir.

Ama birinci sorunun cevabı o kadar net değil. Şöyle düşünebiliriz; Bu işler eş zamanlı yapıldığına göre ikisine aynı anda başlasak ilki 3 saat sonra biter, birinci işçi boşa çıkar. İkinci iş ise 5 saatte biter ikinci işçi boşa çıkar. Toplamda da yaklaşık 5 saatte her iki iş de bitmiş olur. Bu söylem göreceli olarak doğru bir mantığa dayanıyor fakat programlama dünyasında eğer her işi bir CPU çekirdeğine yaptırabiliyorsanız geçerli. Eğer bizim tüm işlerimizi aynı CPU çekirdeği yapıyorsa geçersiz. Çünkü ortada toplam belirli miktarda iş var ve bu iş için harcanacak enerji var. Olmayan bir enerjiyi işe dönüştüremeyiz. Dolayısıyla ilk sorunun cevabı (5 saat<toplam süre<8 saat) şeklinde karşımıza çıkar. Örneğin 6 saat olabilir ama asla ve asla 5 saat olamayacaktır. Örneğin 5 saat 1 saniye olabilir ama asla ve asla 5 saat olmayacaktır!

Threadless vs. Multi ThreadingBu durumu daha net ortaya koyabilmek için yüklü matematiksel hesaplamalar yapan bir method (iş) yazdım. Bu işten CPU'ya 1 den başlayarak 50 defaya kadar yaptırdım, her bir iş sayısı için toplam işin ne kadar sürdüğünü hesaplattım. Grafikteki yatay eksen işten kaç defa yapıldığını adet cinsinden gösteriyor. Kırmızı bölüm multi-threaded yapı olmadan, yani aslında single-threaded, toplam işin 1 ile 50 arasında değişen sayısı için milisaniye cinsinden ne kadar sürdüğünü gösteriyor. Burada bizi şaşırtan bir durum yok. İşler peşpeşe yapılıyor ve bir iş yaklaşık 1,450 milisaniye (ms) sürüyor 50 defa yapılması da yaklaşık 72,750 ms sürüyor. Beklenen değer ve gerçekleşen değerler neredeyse birbirinin aynısı. Grafikten de görüleceği gibi kızmızı taralı alan çok belirgin ortaya çıkmıyor.

Fakat multi-threaded yapıda, yani mavi alan, yukarıda bahsettiğim sonuç çok net ortaya çıkıyor. normalde 50 işin aynı anda başlayıp eş zamanlı yapılması sonrasında 50 işin de 1450 ms sonra bitmesi beklenir. Fakat öyle olmuyor, 50 iş senkron bir şekilde toplam 28,500 ms'de bitiyor. Yani aslında her bir iş 28,500 ms saniye sürüyor ve her iş de aynı zamanda bitiyor. İşleri senkron yaptırmamız birim işin süresini uzatıyor. Çünkü her işi bir CPU çekildeğine yaptırmıyoruz, tek bir CPU çekirdeğiyle 50 işi aynı anda yapmaya çalışıyoruz. Grafikten de görüleceği gibi mavi taralı alan çok belirgin bir şekilde ortaya çıkıyor. Peki neden değer arada bir yerde kalıyor? Yani neden single-thread'den yine de az bir süre alıyor işlerin bitmesi. Çünkü multi-threaded yapı kullanarak CPU'nun idle-time değerini azaltıyoruz. Yani CPU'yu daha fazla yüklüyoruz.

Çok çekirdekli CPU'lar biliyorsunuz uzun zamandır kullanımda. Fakat eğer sizin uygulamanız çok çekirdekli bir mimariye uygun bir ortamda çalışmıyorsa çekirdeklerinizin sayısının bir anlamı yok demektir! Buraya çok fazla girmiyorum ama şunu bilmek gerekir ki ve bir başka söylemle çok çekirdekli bir işlemci ancak çok çekirdek üzerinde çalışmaya uygun bir yazılım ortamı ile anlam bulabilir.

Sonuç olarak; bu yazıda işin mantığını anlatmaya çalıştım, bir sonraki yazımda ise multi-threaed yapıların biraz daha detayına inmeyi bekliyorum. Faydalı olması dileğiyle...

Tüm java makalelerime buradan ulaşabilirsiniz...

JAVA - Nested (Gömülü), Inner (Dahili), Local (Lokal) ve Anonymous (İsimsiz) sınıflar

by Cem Kefeli 1. Kasım 2012 13:35

Tüm java makalelerime buradan ulaşabilirsiniz...Java

Java'da her şey sınıflardan oluşuyor demiştim.Sınıf tanımlamak kolay, sınıfların örneklerinden nesneler oluşturmak da kolay. Fakat işin özüne inecek ulursanız bazı trig'ler ile karşılaşmaya başlayacaksınız. Bu yazının başlığında geçen sınıf türleri de işte bu tirg'lere birer örnek. Olmasalar ne olurdu? Çok net bir şekilde, İsimsiz Sınıflar hariç hiç bir şey olmazdı diyebilirim aslında. Dedim ya birkaç trig. Dilin esnekliği ve sunduğu olanaklar ile ilgili tamamen. Zaten bu kavramlar Java'ya özgü birşey de değiller. OOP dilleri için genel bir konsepttir. Türkçe'ye çevrilmiş halleri ise bana hep oldukça karışık gelir, ama yazı boyunca aşağıdaki anlamları ifade ettiğini bilerek okuyunuz lütfen, her ne kadar ben hep Türkçe isimleri kullanacak olsam da;

Nested Classes <--> Gömülü (İç içe geçmiş) sınıflar
Inner Classes <--> Dahili sınıflar

"Peki işe yararlar?" sorusuna gelirsek, Gömülü Sınıflar benzer görevi yapan sınfları daha okunaklı ve anlamlı bir şekilde kullanılabilir hale getirmek için uygundurlar mesela. 'Biz bu işi zaten paketler (packages) ile yapmıyor muyduk?' derseniz hiç bir şey diyemem, çünkü aynen öyle. Dahili Sınıf dediğimiz ise Gömülü Sınıfın bir türüdür. Statik olarak tanımlanmayan Gömülü Sınıfa, Dahili Sınıf denir. Statik olarak tanımlanan Gömülü Sınıflara ise Statik Gömülü Sınıflar denir. Yani aslında Gömülü Sınıf dedigimiz şey yalnızca özel bir isimlendirmedir. Çorba oldu değil mi? Yok yok çok karışık degil, örnek yapalim...

Nested Classes example  |  Gizle  |  Göster
class HerhangiBirSinif {
    ...
    class GomuluSinif {
        ...
    }
}
class HerhangiBirSinif {
    class DahiliSinif {
        void Yaziyaz(){
            System.out.println("HerhangiBirSinif.DahiliSinif");
        }
    }
    static class StatikGomuluSinif {
        void Yaziyaz(){
            System.out.println("HerhangiBirSinif.StatikGomuluSinif");
        }        
    }
}

Fakat her kadar 'Dahili Sınıf ve Statik Gömülü Sınıf aslında Gömülü Sınıfların türleridir.' desek de bu türlerden oluşturulan nesne örneklerinin oluşturulma şekillleri farklıdır. Statik Gömülü Sınıflardan nesne örneği oluştururken önce kendilerini çevreleyen sınıfların nesne örneği oluşturulmaz (Satır-3). Fakat Dahili sınıfların nesne örneklerini oluştururken mutlaka ve mutlaka ilk önce kendilerini çevreleyen nesnelerin birer nesne örneğinin oluşturulması gereklidir (Satır-6). Fazlası...

JAVA - Hidden Inheritance (Gizli Kalıtım)

by Cem Kefeli 31. Ekim 2012 01:34

JavaAslında buradaki linki takip ederseniz birkaç başlık halinde Java'da kalıtımı ilgilendiren birçok bilgiye ulaşabilirsiniz. Gizli kalıtım da bu yazıların birisi içerisinde yer bulabilirdi fakat hem zamanında yazmayı atlamışım hem de sonradan bu konuyu farklı bir başlık olarak ele almanın daha uygun olacağını düşündüm.

Gizli kalıtım, hem kalıtımla ilgili tabiki hem de aslında Java'da sınıflar ve nesnelerin doğal işleyişi ve dil yapısı ile ilgili de mantıksal bilgiler veriyor. Nasıl?

Hidden inheritance example  |  Gizle  |  Göster
public class HiddenEx {
    // Hic bir sey yok!
}
public static void main(String[] args) {
    HiddenEx Class1 = new HiddenEx(); 
    HiddenEx Class2 = new HiddenEx(); 
    HiddenEx Class3 = Class2;
    System.out.println("Class1.toString(): " + Class1);
    System.out.println("Class2.equals(Class1): "+Class2.equals(Class1));
    System.out.println("Class2.equals(Class3): "+Class2.equals(Class3));
    System.out.println("Class2.hashCode(): " + Class1.hashCode());
}
Class1.toString(): HiddenEx@addbf1
Class2.equals(Class1): false
Class2.equals(Class3): true
Class2.hashCode(): 11394033

Şimdi bu örneğe bakınca ilk önce şu soruları sormanız gerekir. "İyi de ben HiddenEx isimli sınıfta ne toString isminde bir method tanımladım ne equals ne de hashCode? Nereden geldi peki bu methodlar? Tanımlamadığım bir methodu nasıl kullanabildim?"

Hidden inheritance (Object class)  |  Gizle  |  Göster
public class HiddenEx extends Object {
    // Hic bir sey yok!
}

Bu soruların tümünün cevabı da yukarıdaki bir numaralı boyalı satırda saklı. Çünkü Java'da tüm nesneler gizli olarak Object sınıfından türer. Object tüm sınıfların atasıdır diyebiliriz, bu Java'nın sınıf yapısının kurgusudur. Siz bir sınıf oluşturduğunuzda bu sınıf aslında gizli bir şekilde Object sınıfından extend edilir. Dolayısı ile yukarıdaki saydığım üç adet method zaten Object sınıfının içerisinde tanımlı olduğu için HiddenEx sınıfı içerisinde kullanılabildi. Yalnızca bu üç method değil başka methodlar da var bu şekilde... İşte gizli kalıtım bu şekilde ifade edilebiliyor...

Peki Bir sınıf daha düşünün bu sınıf da HiddenEx sınıfından türesin ve adı da HiddenEx2 olsun. HiddenEx2 hem Object hem de HiddenEx sınıflarından aynı anda mı türeyecektir? Cevap hayır... Çünkü Java'da multiple inheritance (Çoklu kalıtım) yoktur. HiddenEx2 sınıfı HiddenEx sınıfından türer, HiddenEx ise Object sınıfından türer.

JAVA - Multiple Inheritance (Çoklu Kalıtım)

by Cem Kefeli 30. Ekim 2012 05:39

Daha önce Inheritance(Kalıtım) nedir?Diamond Problem of Multiple Inheritance adresindeki yazımda ve Interfaces(Arayüzler) adresindeki yazımda 'Kalıtım' ve 'Arayüzler' konularından bahsetmiştim. Çoklu kalıtım (Multiple Inheritance) diyorsak arayüzlerden bahsetmemek olmaz tabi. Kalıtım olmadan da 'çoklu' su olmayacağına göre eğer eksikler varsa ilk önce bu iki yazıyı okumanızı öneririm.

Gelelim asıl konuya, Java'da çoklu kalıtım mevzusuna. Aslında daha uzatmadan Java'da çoklu kalıtım yoktur deyip yazıyı bitirebiliriz ama gelin bakalım neden yoktur. Var olanlarda neden ve nasıl vardır?

Sol tarafta bu konu ile ilgili basit ama güzel bir UML diagram var. Class B ve Class C, Class A'dan türeyen yavru sınıflar. Türemenin doğal özelliğini kullanarak doWork isimli metodu da overwrite etmişler. Ne kadar güzel! İşte kalıtım... Fakat bir de Class D var... Olmaz ama diyelim ki Class D öyle birşey yapmış ki hem Class B'den hem de Class C'den türemiş. Yani çoklu kalıtım uygulanmış, türedikten sonra bir de üstüne üstlük doWork method'unu override etmemiş, ki etme zorunluluğu da yok burada. Şimdi ne olacak? doWork methodu son durumda nasıl oluşur? Class B'deki gibi mi yoksa Class C'deki gibi mi? İşte bu bir paradoks, kalıtımda diamond problemi olarak isimlendiriliyor.

C++'da bu işler oluyor ama hangi sınıfın hangi method'unu çağırmak istediğinizi bizzat kendiniz vermeniz gerekmekte. C++ çoklu kalıtıma bu şekilde bir çözüm bulmuş.

C++ Multiple Inheritance  |  Gizle  |  Göster
#include 
using std::cout;
using std::endl;

class ClassA { public: virtual void print() const = 0; // pure virtual }; class ClassB : public ClassA { public: void print() const { cout << "ClassB\n"; } }; class ClassC : public ClassA { public: void print() const { cout << "ClassC\n"; } }; class ClassD : public ClassB , public ClassC { public: void print() const { ClassB::print(); } }; int main() { ClassD Class_D; ClassB Class_B; ClassC Class_C; ClassA *array[3]; array[0] = &Class_D; // ERROR array[1] = &Class_B; array[2] = &Class_C; for( int i=0 ; i<3 ; i++ ) array[i] -> print(); return 0; }

Tekrar Java'ya geri dönecek olursak. C++'da var da neden Java'da bu iş yok diye düşünebilirsiniz ama bu tamamen dilin dizayn aşaması ile ilgili bir durum. Çok kullanılmaması ve yanlış sonuçlara yol açabilmesi, ayrıca tam anlamıyla hiçbir zaman çoklu kalıtım diye birşeyin olmayacak olması Java'yı geliştirenleri böyle bir duruma yöneltmiş. Sonuç olarak Java'da çoklu kalıtımı bir nebze olsun arayüzler ile sağlayabiliyoruz.

Hakkımda...

Cem KEFELİ

Electronics and
Telecommunication Eng.
devamı...


Son yapılan yorumlar...

Comment RSS

Yasal bir uyarı...

Disclaimer"Bu web sitesinde görmüş olduğunuz bilgilerin, dokümanların ve diğer materyallerin kullanılmasından doğabilecek hiç bir sorumluluktan site sahibi sorumlu tutulamaz. Web sitesi içerisinde yer alan yazılar, yorumlar, resimler ve diğer tüm içerikler yalnızca sahibinin görüşünü yansıtmakta olup içeriğin sahibi kişilerin çalıştığı kurumları bağlayıcı hiç bir nitelik taşımamaktadır. Yapılan tüm alıntılar mutlaka kaynak gösterilerek verilmeye çalışılmaktadır. Web sitesi içerisinde bulunan ilgili materyaller, ilgili yasal kurumlar tarafından uygun görülmemesi durumda kaldırılacaktır."
General