Vorlesung Informatik II

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1 Vorlesung Informatik II Universität Augsburg Wintersemester 2011/2012 Prof. Dr. Bernhard Bauer Folien von: Prof. Dr. Robert Lorenz Lehrprofessur für Informatik 16. Java: Threads für Animationen 1

2 Motivation Animationen (z.b. sich bewegende Figuren) Verarbeitungen, die gestartet, unterbrochen und gestoppt werden können (z.b. Songs abspielen) Sich regelmäßig wiederholende Verarbeitungen (z.b. Daten abspeichern) 2

3 Motivation Klasse Thread Scheinbar unabhängig arbeitender Verarbeitungsstrang (Prozess) eines Programms erlaubt Unterbrechung der Verarbeitung für eine festgelegte oder auch auf unbestimmte Zeit kann gestartet und gestoppt werden 3

4 Motivation Klasse Thread Scheinbar unabhängig arbeitender Verarbeitungsstrang (Prozess) eines Programms Die Verarbeitung mehrerer Threads durch einen Prozessor wird auf Bit-Ebene so fein verzahnt, dass der Eindruck von Parallelität entsteht Wir kennen schon einige Threads: main(), repaint(), Ereignisbehandlung im Hintergrund, 4

5 Motivation Klasse Thread Scheinbar unabhängig arbeitender Verarbeitungsstrang (Prozess) eines Programms Methoden void start() Startet den Thread, ruft auf void definiert die Verarbeitung innerhalb des Threads in einer Dauerschleife, in die man Zeitverzögerungen einbauen kann void sleep(int ms) throws InterruptedException lässt die Verarbeitung für ms Millisekunden warten 5

6 Motivation Klasse Thread Scheinbar unabhängig arbeitender Verarbeitungsstrang (Prozess) eines Programms Konstruktoren Thread() Leerer Konstruktor 6

7 Motivation Klasse Thread Scheinbar unabhängig arbeitender Verarbeitungsstrang (Prozess) eines Programms Konstruktoren Thread(Runnable run) Übergebe ein Objekt, das die Schnittstelle Runnable implementiert (Methode run) dieses Objekt definiert die Verarbeitung des Threads in run Starten des Threads startet diese Verarbeitung 7

8 Erste Methode: Eigene Klasse MeinThread extends Thread entwerfen Klasse MeinThread kennt Ergebnisklasse Nachteil: MeinThread kann von keiner anderen Klasse erben Thread start() sleep(int ms) <<interface>> Runnable MeinThread 0..1 subject 1..* DatenKlasse 8

9 Erste Methode: Beispiel: Canvas regelmäßig neu zeichnen: Der Canvas wird durch einen Thread gesteuert, der ihn in regelmäßigen Zeitabständen auffrischt Thread start() sleep(int ms) <<interface>> Runnable RepaintThread 0..1 subject 1..* MeinCanvas 9

10 Erste Methode: Beispiel: Canvas regelmäßig neu zeichnen: Der Canvas wird durch einen Thread gesteuert, der ihn in regelmäßigen Zeitabständen auffrischt public class RepaintThread extends Thread { private MeinCanvas c; private boolean stop; } RepaintThread(Canvas c){ this.c = c; start(); Thread im Konstruktor starten 10

11 Erste Methode: Beispiel: Canvas regelmäßig neu zeichnen: Der Canvas wird durch einen Thread gesteuert, der ihn in regelmäßigen Zeitabständen auffrischt public void { while (!stop){ try{ sleep(10); } catch (Exception e){} c.repaint(); } } Endlosschleife über boolsche Variable stop kontrollieren 11

12 Erste Methode: Beispiel: Canvas regelmäßig neu zeichnen: Der Canvas wird durch einen Thread gesteuert, der ihn in regelmäßigen Zeitabständen auffrischt public class meincanvas extends Canvas... {... public meincanvas(){... new RepaintThread(this); }... } Thread im Canvas erzeugen 12

13 Erste Methode: Beispiel: Canvas regelmäßig neu zeichnen: Der Canvas wird durch einen Thread gesteuert, der ihn in regelmäßigen Zeitabständen auffrischt c:meincanvas new RepaintThread(this) :RepaintThread start() loop [stop!=true] try repaint() sleep(10) 13

14 Zweite Methode: Ergebnisklasse implementiert Schnittstelle Runnable Nachteil: kann nur über Umwege gestartet werden <<interface>> Runnable Thread start() sleep(int ms) meinthread 0..1 DatenKlasse 14

15 Zweite Methode: Beispiel: Sich bewegende Figuren (auf und ab) Jede Figur wird durch einen separaten Thread gesteuert, der in regelmäßigen Zeitabständen deren Position leicht verändert <<interface>> Runnable Thread start() sleep(int ms) meinthread 0..1 <<abstract>> Figur 15

16 Zweite Methode: Beispiel: Sich bewegende Figuren (auf und ab) Jede Figur wird durch einen separaten Thread gesteuert, der in regelmäßigen Zeitabständen deren Position leicht verändert public abstract class Figur implements Runnable { private Thread T; private boolean stop; } public void start(){ T = new Thread(this); T.start(); setstop(false); public void stop(){ setstop(true);}... 16

17 Zweite Methode: Beispiel: Sich bewegende Figuren (auf und ab) Jede Figur wird durch einen separaten Thread gesteuert, der in regelmäßigen Zeitabständen deren Position leicht verändert public abstract class Figur implements Runnable {... public void { while (!stop){ try { T.sleep(1000); } catch (Exception e){} move(1); } } 17

18 Zweite Methode: Beispiel: Sich bewegende Figuren (auf und ab) Jede Figur wird durch einen separaten Thread gesteuert, der in regelmäßigen Zeitabständen deren Position leicht verändert public class Kreis extends Figur {... public Kreis (int x, int y, int r){... start(); }... 18

19 Zweite Methode: Beispiel: Sich bewegende Figuren (auf und ab) Jede Figur wird durch einen separaten Thread gesteuert, der in regelmäßigen Zeitabständen deren Position leicht verändert public void move(int step) { int y = getyposition();int r = radius; if (getup() == false) { if ((y+2*r + step) < 500){setYPosition(y+step);} else { setup(true);} } if (getup() == true){ if ((y - step) > 0){setYPosition(y-step);} else { setup(false);}... 19

20 Zweite Methode: Beispiel: Sich bewegende Figuren (auf und ab) Jede Figur wird durch einen separaten Thread gesteuert, der in regelmäßigen Zeitabständen deren Position leicht verändert k:kreis start() new Thread(this) start() setstop(false) T:Thread try [stop!=null] loop sleep(1000) move(1) 20

21 Beispiel: Sich bewegende Figuren stoppen - Grundideen Bei Klick auf einen Stop -Button sollen alle Figuren angehalten werden. Bei Klick auf einen Start -Button soll die Bewegung wieder gestartet werden 21

22 Beispiel: Sich bewegende Figuren stoppen - Grundideen Bei Klick auf einen Stop -Button sollen alle Figuren angehalten werden. Bei Klick auf einen Start -Button soll die Bewegung wieder gestartet werden public void actionperformed (ActionEvent e){ if (e.getactioncommand.equals( Stop ){ Iterator it = allefiguren.iterator(); while (it.hasnext()){ Figur f = (Figur) it.next(); f.stop(); }} if (e.getactioncommand.equals( Start ){... 22

23 Zusammenfassung Mit Threads lassen sich asynchron Verarbeitungen starten Zeitlich nicht begrenzte sich wiederholende Verarbeitungen werden durch eine Schleife realisiert, die man durch eine stop- Variable kontrolliert Animationen entstehen durch den Einbau kleiner zeitlicher Verzögerungen in diese Schleife Durch einen Thread kontrollierte Verarbeitung kann manuell abgebrochen und wieder gestartet werden 23

24 Ausblick Interaktion mehrerer Threads: Paralleler Zugriff auf gemeinsame Daten? Kommunikation zwischen Threads? Priorisierung von Threads... 24