Java, programmation multithread

La programmation multithread en Java prend de plus en plus d’importance grâce à la généralisation des architectures multiprocesseurs : elle simplifie la conception et le développement des applications comportant un parallélisme intrinsèque et offre des solutions efficaces aux problèmes de performance.
Objectifs pédagogiquesÀ l’issue de la formation, le participant sera en mesure de :

• Maîtriser les modèles de programmation multithread et les librairies standards correspondantes
• Connaître les principales structures de données adaptées à la programmation multithread
• Connaître les principaux bugs et avoir un aperçu des solutions
• Connaître les outils de test et débogage
• Comprendre les liens entre la programmation multithread et les performances

Public concerné

Développeurs, architectes logiciels et chefs de projets.
Prérequis

Connaissances de base en Java et de l'utilisation d'un IDE (Eclipse, IntelliJ...).Vérifiez que vous avez les prérequis nécessaires pour profiter pleinement de cette formation en faisant  ce test.
Programme de la formation

Les modèles, les interfaces et classes de programmation multithread

• Les concepts de base : tâche, ressource d’exécution, activité, service d’exécution, futur.
• Les différentes mises en œuvre des concepts (Runnable, Callable<T>, ExecutorService, Future<T>…).
• Les exceptions non catchées, les groupes de threads.
• Le futur complétable.

Travaux pratiques

Programmation d’une application combinant les différents modèles.

Les contraintes sur le comportement correct des activités

• Quelques méthodes formelles de spécifications.
• Une méthode semi-formelle de spécification.
• La mise en œuvre des spécifications.

Travaux pratiques

Utilisation de méthodes formelles de spécifications.

La synchronisation et communication des threads

• Les status "synchronized", "wait", "notify" et la programmation de moniteurs.
• Les interfaces et classes de synchronisation : verrous, sémaphores, les barrières cycliques.
• Les queue.

Travaux pratiques

Utilisation des interfaces et classes de synchronisation.

L'exécution de tâches en parallèle

• Les ExecutorService.
• Le modèle fork/join (RecursiveTask<T>, RecursiveAction, ForkJoinPool).

Travaux pratiques

Utilisation des services d’exécution et du modèle fork/join.

Les structures de données dédiées à la programmation multithread

• Les collections spécialisées.
• Le stockage local des données de thread : ThreadLocal<T>.
• Les classes Atomic.

Travaux pratiques

Utilisation des structures de données.

Les threads et les performances

• L’impact de la création de threads.
• L’impact de la synchronisation.
• L'impact des caches mémoire.
• Les threads et les IO, les BD et le graphique.
• Les threads et l'ordonnancement.

Travaux pratiques

Optimisation des programmes.

Les modèles alternatifs

• Les modèles asynchrones : JReact.
• Les modèles d'acteurs (Akka Actor4J...).
• Les modèles réactifs synchrones.

Outils dédiés au développement de programmes concurrents

• JConsole, jstack.
• La librairie JArmus.
• La logique temporelle de Lamport : TLA+.
• Les erreurs courantes : famine (contention), endormissement (dormancy), interblocage (deadlock), terminaison prématurée.