Edytor

Implementując programy w języku Java, rekomendowanym (i aktualnie jednym z najpopularniejszych) IDE jest IntelliJ IDEA dostępny za darmo w wersji Community (link poniżej) (jako studenci możecie Państwo prosić o darmowy dostęp do wersji Ultimate - https://www.jetbrains.com/community/education/#students):

https://www.jetbrains.com/idea/download/

Repozytorium kodu

Zadanie 1

Załóż konto na GitHub

https://github.com/

Otwórz repozytorium

https://github.com/WitMar/PRS2025

Otwórz Idea intellij na komputerze.

W przypadku, gdy uruchamiasz edytor poraz pierwszy zobaczysz wyskakujące okno i wybierz z niego Project from version control, w przypadku, gdy nie jest to Twoje pierwsze uruchomienie wejdź na File-> New -> Project From Version Control -> Git.

Skopiuj w pokazującym się nowym oknie adres dostępny po wybraniu na stronie GitHub opcji CloneOrDownload (uwaga wybierz adres z opcja HTTPS, adres w opcji SSH nie zadziała!!).

Domyślnie po uruchomieniu znajdujesz się na branchu main, który u nas jest pusty. Wybierz w prawym dolnym rogu aplikacji nazwę brancha i przenieś się na branch thread.

Powinieneś uzyskać następujący efekt - z dokładnością do nazwy klasy. Uwaga jeśli kod nie jest pokolorowany tak jak oczekujesz znaczy to, że środowisko nie rozpoznało automatycznie twojego pliku Mavena:

Wybierz ikonkę lupki i wpisz maven, wybierz opcję Add Maven Project.

Następnie znajdź katalog do którego ściągnąłeś kod i wybierz plik pom.xml. Powinieneś otrzymać poniższy wynik (spójrz na ikonki przy plikach!).

Jeżeli nadal kod nie jest dobrze pokolorowany wejdź w opcje File -> Project Structure, ustaw wersje Javy na 17 w zakładce Project oraz składni w zakładce Module też na java 17.

Sprawdź wersje kompilatora używanego przez IDE File -> settings -> compiler, też wybierz wersję Java 17.

Maven

Maven to system budowania aplikacji, który pomaga nam zautomatyzować proces kompilacji i generowania plików uruchomieniowych jar-ów, war-ów itp. Narzuca on specyficzną strukturę projektu.

* pom.xml – główny plik konfiguracji Maven

* /src/main – katalog, gdzie znajdziemy pliki naszego programu, są tam dwa podkatalogi: java – tutaj trafiają wszystkie klasy (cały kod naszego modułu)

* resources – tutaj będą wszystkie pliki, które nie są kodem, np. grafiki, pliki XML, konfiguracje w przypadku projektów webowych będziemy mieli także katalog webapp, który jest używany do umieszczania wszystkich treści webowych

* /src/test - ma podobną strukturę jak katalog main z tą różnicą, że jest on wykorzystywany tylko w trakcie automatycznych testów

* /target – tutaj trafia skompilowany projekt (czyli np. w postaci wykonywalnego pliku JAR lub aplikacji webowej WAR)

Po rozwinięciu powinniśmy widzieć listę instrukcji (jeżeli nie wybieramy odśwież - dwie zielone strzałki, jak nie pomoże klikamy plusik i wskazujemy na plik pom.xml w naszym projekcie i ok).

Po tym etapie plik Main.java powinien mieć obok nazwy klasy zielone kółeczko z "c" w środku, jeżeli tak nie jest najlepiej powtórz wszystkie operacje od początku.

Więcej o Mavenie można znaleźć np tutaj:

https://kobietydokodu.pl/7-maven-i-tajemnice-pliku-pom-xml/

http://tutorials.jenkov.com/maven/maven-tutorial.html

Maven dokumentacja:

https://maven.apache.org/guides/getting-started/index.html

Thread

W języku Java klasy posiadające statyczną metodę main() mogą być uruchamiane. Domyślnie uruchomienie metody main tworzy tzw. główny wątek (ang. main), który uruchamia kod się w niej znajdujący.

Wejdź do klasy SingleThread i uruchom ją. Wywołanie wątku możemy zastopować stosując metodę sleep i podając w nawiasie liczbę milisekund na którą chcemy zatrzymać wątek.

Thread.sleep(500);

W momencie zastopowania wątek może przekazać swoje zasoby, takie jak procesor do innego wątku.

W przypadku, gdy wątek jest w stanie nie pozwalającym mu na wykonanie metody sleep może zwrócić wyjątek (exception). Stąd kompilator wymusza na nas otoczenie tej operacji poprzez operacje try catch obsługujące pojawiające się wyjątki.

W przypadku gdy chcemy uruchomić więcej niż jeden wątek w kodzie Javy najprosciej jest wyłączyć implementację wątku do osobnej klasy. Dokonaliśmy tego w klasie SeparateThread poprzez dodanie podklasy, która dziedziczy z klasy Thread. Klasa Thread posiada wiele metod do zarządzania wątkami o których powiemy sobie później. Teraz interesuje nas metoda run() w której umieszczamy kod do wywołania przez wątek. W celu wykonania własnego kodu nadpiszemy tę metodę nadklasy w naszej klasie poprzez definicję metody o tej samej nazwie i wskazując adnotacją @Override, że jest to nadpisanie metody.

class Concurrency extends Thread {

    @Override // override method from superclass
    public void run() {}
}

Możemy teraz w głównej metodzie utworzyć obiekt klasy Concurrency, każdy taki obiekt jest wątkiem, który możemy uruchomić poprzez wykonanie metody start().

Żeby odnaleźć się w tym w którym wątku się obecnie znajduje wykonanie kodu możemy skorzystać ze statycznej metody klasy Thread wypisującej nazwę wątku.

Thread.currentThread().getName()

Zadanie 2

Uruchom klasę SeparateThread.java, zaobserwuj jak działają dwa wątki, główny i wywołany przez nasz program. Dodaj operacje wypisania czegoś na ekran do głównego wątku, kiedy się ona wywoła?

Przypadek, gdy chcielibyśmy utworzyć więcej wątków z klasy Concurrency pokazany jest w klasie TwoThreads.

Zadanie 3

Uruchom klasę TwoThreads.java, zaobserwuj jak działają dwa wątki operujące na osobnych danych. Czy jest jakaś reguła w tym jak wywoływane są wątki i jak dzielony jest procesor?

Logger

Metoda System.out.printl jest synchronizowana to znaczy, że dostęp do niej ma tylko jeden wątek na raz (o czym będziemy mówić na kolejnych zajęciach). W przypadku dużego obciążenia systemu i dużej liczby wywołań może to bardzo spowalniać i obciążać aplikację. Jednocześnie wiemy jak ważnym i pomocnym elementem projektu informatycznego jest logowanie komunikatów / śledzenie wywołań. Z pomocą przychodzą nam specjalne biblioteki zwane logerami. Szczególnie użyteczne właściwości logerów to: dzielenia logów na poziomy, zapisywanie automatyczne do pliku, a także asynchroniczne wywołanie.

Przykładem biblioteki API do logowania jest slf4j.

Aby używać w naszym projekcie biblioteki slf4j dodaliśmy do naszego projektu (do pliku mavena pom.xml) zależność do biblioteki logowania slf4j wklejając tam:

<dependency>
    <groupId>org.slf4j</groupId>
    <artifactId>slf4j-simple</artifactId>
    <version>2.0.16</version>
</dependency>

W ogólności jeżeli chcemy dodać bibliotekę slf4j do projektu, aby znaleźć odpowiedni wpis wystarczy w google wpisać maven slf4j. Pierwszy link powinien zaprowadzić nas na stronę:

https://mvnrepository.com/artifact/slf4j

Po wyborze wersji zobaczymy wpis:

https://mvnrepository.com/artifact/org.slf4j/slf4j-api/2.0.16

Uwaga! Na każdych zajęciach potrzebne zależności będą już dodane do ustawień mavena.

Dodaliśmy do klasy TwoThreads.java wywołanie loggera poprzez dodanie zmiennej globalnej:

Logger logger = LoggerFactory.getLogger(HelloWorld.class);

Uwaga! Dodając nowy obiekt zwróć uwagę, że korzystać z biblioteki slf4j, gdyż w Javie jest wiele bibliotek o nazwie Logger, i wykorzystanie innej nie zadziała tak jak chcemy. Innymi słowy spójrz czy w powstałym imporcie w nazwie klasy jest slf4j.

Współdzielenie zasobów

W klasie TwoThreadsLogs.java mamy też przykład programu, w którym dwa wątki współdzielą zasób jakim jest zmienna i. Zobacz jakie anomalie możesz zaobserwować w działaniu takiego programu.

Jeżeli chcielibyśmy połączyć dwie operacje np. inkrementację wartości zmiennej i oraz wypisanie drugiego logu możemy to wykonać poprzed dodanie synchronizowanego bloku kodu.

Dodaj do klasy zmienną globalną

public static Long synchronizer = 0L;

oraz synchronizowany blok

synchronized (synchronizer) {
    i = i + 1;
    log.info("Loop " + this.loopNum + ", Write: " + i);
}

Zadanie 5

Uruchom ponownie klasę TwoThreadsLogs.java. Jakie różnice w działaniu zaobserowałeś/łaś.

https://www.koderhq.com/tutorial/java/concurrency/

https://www.geeksforgeeks.org/introduction-of-process-management/?ref=lbp

https://totalview.io/blog/multithreading-multithreaded-applications

https://hazelcast.com/glossary/stream-processing/