​Производительность synchronized и ReadWriteLock

Когда несколько переменных обновляются и читаются вместе, возникает опасность несогласованных изменений:

Был объект: точка (0, 0)
▫️Поток 1 хочет обновить координаты на (1, 1). Сначала обновляет X, потом Y.
▫️Поток 2 врывается в середине процесса и читает (0, 1).

Чтобы такого не было, используются критические секции: участки кода с ограниченным доступом. JDK предлагает 5 вариантов организовать критическую секцию:
🔸 synchronized
🔸 ReentrantLock
🔸 ReentrantReadWriteLock
🔸 StampedLock
🔸 Semaphore

Три первых класса встречаются чаще всего, поэтому сравним их между собой.

synchronized и ReentrantLock дают эксклюзивный доступ потока к коду. Чтение объекта никогда не происходит одновременно с обновлением.

ReadWriteLock предлагает такую идею: если переменная сейчас не обновляется, то нет смысла ограничивать количество читающих потоков. Для этого в ReadWriteLock есть два вида локов:
🔹 Для чтения: readLock()
🔹 Для записи: writeLock()

Выбираем реализацию

Известно, что переменные читаются в 5 раз чаще, чем обновляются.
▫️ ReetrantLock и synchronized пускают только один поток в критическую секцию
▫️ ReadWriteLock запускает несколько потоков на чтение

Делаем прогноз, что ReadWriteLock разгромно победит остальные варианты.

Эксперимент

Измерим пропускную способность каждой реализации. Попробуем разную нагрузку и соотношение чтения-записи. Результаты сведём в график.

По горизонтали отметим разные кейсы. 5-1 означает, что в один момент 5 потоков читают значения, и 1 поток обновляет переменную.

По вертикали - пропускная способность. Чем выше график, тем лучше

Сам график - внизу поста⬇️

Результаты

Шок-контент! synchronized и ReetrantLock работают в 2-3 раза лучше, чем ReadWriteLock. Только в ситуации 10-1 его скорость немного приближается к конкурентам.

Почему ReadWriteLock проиграл?

Если кратко - сложная и неоптимальная реализация. ReetrantLock и synchronized используют простые конструкции и выигрывают у специализированного ReadWriteLock.

Логичен такой результат? Нет
Очевиден из чтения документации? Нет

Подобных ситуаций в JDK не так много. Большинство классов хорошо спроектированы, и при правильном использовании работают отлично.
————————
На курс многопоточки осталось 3 места. Старт уже в следующий понедельник.

Ребята, последние места разобрали как пирожки🥐

Вы можете оставить свои контакты, тогда вам в числе первых придёт письмо про новый набор: https://fillthegaps.getcourse.ru/mtList

Зачем нужны микрофреймворки?

Последние пару лет на конференциях часто обсуждают микрофреймворки и активно сравнивают их со Spring.

Joker 2019: Micronaut vs Spring Boot
Joker 2020: Spring: Your next Java microframework

Спикеры показывают, как легко на микрофреймворках создать сервис из 3х классов, и как мало памяти он потребляет. Как Spring Boot приложение стартует за одну секунду, если выкинуть из него всё полезное.

Экономия 50 МБ - это здорово, но не настолько, чтобы срочно менять фреймворк. В этом посте я расскажу, в каких случаях полезны микрофреймворки и что означает приставка "микро".

🌚 Перенесёмся на 10 лет назад

Компания ведёт деятельность в интернете. У неё несколько веб-сервисов, допустим на Spring. В компаниях есть "серверные" - большие комнаты с кучей оборудования. На них развёрнуты приложения, готовые к наплыву пользователей. Даже когда пользователей мало, сервера стоят в полной готовности. Экземпляр сервиса запущен неделями, а релиз - волнительное для всех событие.

🌝 Наши дни

Серверные освободились от железок и стали комнатами отдыха. Приложения запускаются на сторонних сервисах. Это удобно - можно быстро поднять и уничтожить любое количество экземпляров, а платить только за использованные ресурсы. Мало пользователей - мало сервисов. Нагрузка растёт - добавляем ещё.

Что здесь важно: так как количество сервисов зависит от нагрузки, сервисы должны запускаться быстро, чтобы система быстро с этой нагрузкой справилась.

Классическое приложение на Spring стартует больше минуты. Пока запускается, помощь уже может и не понадобиться.

Проблему долгого старта решают микрофреймворки.

Микро - потому что для микросервисов. Чёткой границы между сервисом и микросервисом нет, так же функционально нет чёткой границы между фреймворком и микрофреймворком. Это полноценные приложения, которые могут и запросы принять, и к БД обратиться, и провернуть сложную бизнес-логику.

Ключевое отличие - это быстрый старт сервиса🚀

Магия фреймворков скрыта за аннотациями. По ним фреймворк создаёт классы-обёртки, в которых спрятан скучный код. Прокси классы создаются во время компиляции (микрофреймворки) или во время запуска программы (Spring). Понятно, что если классы созданы заранее, то приложение стартует гораздо быстрее.

Подробно об аннотациях и Retention можно почитать в этом посте.

Аннотации микрофреймворков очень похожи на аннотации Spring. Например, o.s.w.b.a.RestController для Micronaut превращается в i.m.h.a.Controller(produces = [TEXT_JSON]). Микрофреймворки активно развиваются и легко интегрируются с популярными 3rd parties.

Но перейти с одного фреймворка на другой - это не шутка. Как минимум надо переписать все аннотации и терпеть долгую компиляцию. Некоторые проекты даже на java 11 не обновляются, а смена фреймворка тем более должна иметь серьёзное обоснование. Если ваш проект не дошёл до стадии, когда сервисы запускаются по необходимости, то можно остаться на старом добром Spring.

11 шагов к Senior Google User

Главный навык разработчика - умение пользоваться интернетом. Чтобы занять голову не регулярками и опциями докера, а действительно важными вещами. Вот несколько приёмов для быстрого и чёткого поиска.

1️⃣ Искать по-английски
Материала больше, обычно он приятнее и понятнее русских аналогов.

2️⃣ Кавычки для поиска конкретной фразы
"parse pdf to xml"

Чтобы пропустить часть фразы, используйте звёздочку:
"java regex * tutorial"

3️⃣ AND
Обязательное вхождение обоих слов / фраз

"Spring in Action" AND "Евгений Борисов"

4️⃣ OR
Для поиска одного из вариантов

"how to do java" OR "java for beginners"

5️⃣ Исключить ключевое слово через минус
java types -javascript

Работает и для сайтов:
как пройти собеседование -otvet.mail.ru

6️⃣ Поиск на конкретном сайте
NPE site:stackoverflow.com

7️⃣ Найти файлы
Удобно искать книжки, презентации к докладам

"effective java" filetype:pdf

8️⃣ Найти только свежие / старые материалы
thread safety before:2020
functional programming after:2020-12-20

9️⃣ Быстрый перевод
coherence in russian
resilience по русски

🔟 Сложный поиск
Чтобы не запоминать эти приёмчики, есть страница Advanced Search с формочками для всех критериев и опцией "Скрывать непристойные результаты".

🔸 Бонусный пункт для владельцев Android со связанным Google аккаунтом:

find my phone в строке поиска. Даже если звук на телефоне выключен, можно включить звонок и найти телефон.

Закулисье курса по многопоточке

19 апреля стартовал первый поток курса по многопоточному программированию на java. Хочу рассказать, что там происходит и поделиться мыслями по этому поводу.

О чём вообще речь.

В прошлом году я начала готовить курс по многопоточке на java. Тема важная и сложная, а хороших материалов очень мало. Получился двухмесячный концентрированный курс: уроки с заданиями выходят три раза в неделю. Три недели назад стартовал первый поток, поэтому можно уже поделиться результатами.

По цифрам:
🔹 Участники с опытом от года до 8 лет
🔹 33% выполняют задания к уроку в течение 2 дней
🔹 60% - в течение недели
🔹 Самая активное время сдачи ДЗ - с 22 до часу ночи🌚
🔹 1 человеку не подошёл формат, вернула деньги

Что говорят ребята:
❤️ Курс действительно заполняет пробелы. Интересна точка зрения опытного разработчика на проблемы
❤️ Большое спасибо, что вы находите время писать развернутые комментарии и отвечать на смежные вопросы!) Это круто)
❤️ Если говорить в целом - то я очень доволен курсом
❤️ Сложно конечно, много нового для меня, не всегда успеваю сразу сдавать. Но чувствую, что полезно))

В целом я довольна. Времени на обратную связь трачу много, но, кажется, не зря.

Поэтому в июле планирую повторить. Тоже с небольшой группой, не больше 20 учеников. В предварительном списке уже больше 40 человек! Если тоже хотите первыми узнать дату старта и условия, вписывайтесь сюда:

Предварительный список на двухмесячный курс по java.util.concurrent и смежным вопросам

Собеседование:
- Расскажите про enumerations.
- Ну, это набор констант
- Как их можно использовать в коде?
- Как набор констант (что им надо?)
- А как они реализованы в JVM?
- Как константы (спросите лучше про хэшмэп)

Чтобы не получилось такой ситуации, на этой неделе разберёмся с темой перечислений. Enum - очень полезные конструкции. С ними код становится проще и безопаснее. Если их использовать, конечно.

План такой:
Часть 1 - обзор enumerations
Часть 2 - как используется на практике
Часть 3 - разберём загрузку классов и душный вопрос с собеседования

​В enum Planet есть метод getRadius. В классе Meteor тоже он есть. Мы хотим сделать метод getInfo, который работает с обеими сущностями и вызывает их метод getRadius.

Вопрос: что будет вместо солнышка во входном параметре?
(щёлкните по картинке, чтобы открыть полностью)

Enumerations, часть 1: обзор

Внутри JVM нет такого понятия как enum. Енумы компилируются в обычный класс, а значения - в статические экземпляры:

public final class Planet extends Enum {
   public static final Planet EARTH;
   public static final Planet MARS;
}

Полноценные классы c конструкторами, методами, полями и статическими элементами. У экземпляров есть состояние и определённое поведение.

Но есть нюансы:

🔸 Суперкласс Enum

От суперкласса Enum наследуются методы name(), ordinal() и статический метод values().
name() возвращает имя переменной, ordinal() - порядковый номер в списке. На практике эти методы достаточно бесполезны.

Метод values() используется чаще и возвращает массив всех объектов. Можно пройтись по нему в цикле:

for (Planet p : Planet.values()) {…}

или через Stream API:

Arrays.stream(Planet.values()).forEach(…)

🔸 Интерфейсы суперкласса

Enum реализует три интерфейса: Comparable, Serializable, Constable.

Первые два всем знакомы. Интерфейс Constable определяет методы для размещения объектов в пуле констант внутри JVM.

🔸 Создание экземпляров

Этим занимается JVM на старте приложения. Экземпляры енума создаются через приватный конструктор, недоступный вне енума.

🔸 Поля

Указываются для каждого экземпляра, инициализируются в конcтрукторе:

public enum Planet {
  MARS(3389),
  EARTH(6371);
  int radius;

  Planet(int radius) {
     this.radius = radius;
  }
}

🔸 Два типа методов

▫️Обычные
public int getRadius()

Используется для геттеров и простых вычислений.

В теории можно сделать set* метод и поменять поле у любого экземпляра. Но на практике так никто не делает. Когда объект доступен из любого места системы, то проще жить, если он неизменяемый.

▫️Абстрактные
Каждый экземпляр определяет свою реализацию:

public enum Planet {
MARS {
  int distanceFrom(int) {…}
},
EARTH {
  int distanceFrom(int) {…}
};

  abstract int distanceFrom(int);
}

🔸 Наследование

Любой enum - это final класс с уже определённым суперклассом. Единственный шанс встроить enum в иерархию - добавить для него интерфейс.

Иногда это удобно. Если у енумов и классов один интерфейс, то с ними можно работать через один метод:

interface SpaceObject

enum Planet implements SpaceObject
class Meteor implements SpaceObject

public void getInfo(SpaceObject so)

​Вопрос
Enum Formatter занимается форматированием строк в заданные форматы. Во время работы было выполнено 50 форматирований в XML, в JSON - 30, в YAML - 5.

Что вернёт метод Formatter.JSON.getCount()?

Enumerations, часть 2: практика

В прошлом посте разобрали, из чего сделан enum. В этом - разберёмся, как его использовать.

1️⃣ Набор констант

Самый простой и популярный случай. Используем enum как поле класса или локальную переменную. Проверяем значение через if / switch и делаем ветвления в коде:

if (state == UserState.NEW) {…}

2️⃣ Паттерн Singleton

Вообще синглтон - антипаттерн и антитренд. Если без него никак - рассмотрите вариант с enum. Если вы склонны к риску, можно сделать изменяемые поля.

✅ Может быть несколько объектов в рамках одного enum
✅ Доступ из любого места в коде
✅ Ленивая инициализация

3️⃣ Паттерн State

Более продвинутый вариант, чем "набор констант". Здесь фокус на данных: используются связанные значения, а не элемент enum сам по себе.

Пример: в статус пользователя вносим дополнительные поля - необходимость подтверждения личности и максимальный размер скидки:

enum UserState { 
   NEW(true, 10), 
   VALIDATED(false, 25), 
   FRAUD(true, 0);

   boolean needConfirmation;
   int maxDiscount;
}

4️⃣ Паттерн Strategy

Здесь фокус на разнице в поведении. Абстрактный метод переопределяется для каждого экземпляра:

NEW { boolean check(Order){…}},
VALIDATED { boolean check(Order){…}};

abstract boolean check(Order order)

✅ Подойдёт для алгоритмов, конвертеров, сортировок
✅ Простая иерархия, всё в одном классе
✅ Список всех значений доступен через values()
😐 Весь код в одном файле. Не всегда удобно
❌ Сложно связать с другими объектами
❌ Нарушается принцип open for extension but closed for modification

Получается специфическая альтернатива полиморфизму, но иногда ок.

Enum - не просто набор констант. Инструмент своеобразный, но полезно знать и такие реализации паттернов. Чем шире арсенал разработчика, тем выше шанс найти подходящее решение.

​Вопрос
В классе User хранится статус в виде enum State.

В каком порядке и как будут создаваться объекты при первом вызове User user = new User()?

Enumerations, часть 3: загрузка классов

Мы уже разобрали, из чего состоит enum и как его использовать. Сегодня разберём, как загружаются классы и экземпляры enum. Поможет нам в этом душноватый вопрос с собеседований, который находится выше.

Классы в JVM загружаются по мере необходимости. Что происходит при первом вызове new User():

🔹 Загрузка класса User, создание экземпляра User.class
🔹 Инициализируются статические переменные и выполняются блоки static {...}

Дальше переходим к созданию объекта:

🔸 Создаются явно указанные поля и выполняются блоки { }
🔸 Вызов конструктора класса и суперклассов

Внутри инициализирующего блока понадобился класс State. Переходим к нему.

Enum State компилируется в такую штуку:

public final class State extends Enum {
   public static final State NEW;
   public static final State VALIDATED;

   // init блок
   State() {...}
   // static блок
}

Возникла проблема. Перед вызовом конструктора надо закончить со статическими полями. А статические поля - экземпляры этого же класса. Замкнутый круг.

В такой ситуации JVM создаёт экземпляры NEW и VALIDATED перед статическими блоками. Получается такой порядок:

1️⃣ Создаём экземпляр State NEW:
▫️блок инициализации S-Init
▫️конструктор S-Constr

2️⃣ Повторяем тот же процесс для VALIDATED

3️⃣ Выполняем статический блок S-Static

Поэтому правильный ответ - G:
▫️enum NEW(Init-Constr)
▫️enum VALIDATED(Init-Constr)
▫️enum-Static
▫️объект User (Init-Constr)

Анонс мероприятий

Реклама не за деньги, а по любви. Общалась со всеми организаторами, поэтому рекомендую с чистой совестью.

1️⃣ Integrity Solutions Tech Talks. Митап при участии JUG Ru Group

Когда: 24 мая, 18:00 (по МСК)
Участие: бесплатно
Формат: онлайн

Программа :
▫️ "Java Flight Recorder": что такое, чем полезен и когда его применять. На мой взгляд самый полезный доклад.
▫️"Переезд с PostgreSQL на Elasticsearch для гибкого поиска адресов"
▫️ "Использование Тhymeleaf для динамических SQL-запросов"

Подробности и регистрация

2️⃣ Онлайн-чемпионат от Совкомбанк

Для кого: junior-middle
Зачем: проверить свои знания и найти пробелы. Если у вас в резюме нет пет-проджекта, можно сделать на основе заданий чемпа. Есть шанс выиграть деньги и мерч.
Когда: 22-23 мая
Формат: онлайн
Подача заявки: сегодня последний день😨

Что будет:
22 мая: вопросы по Java core, Collections, веб-сервисы, очереди, БД и ORM, Maven, git
23 мая: сделать REST сервис с авторизацией и с кем-то интегрироваться. Чьё приложение пройдёт больше тестов и лучше выдержит нагрузку - тот победит.

Подробности и регистрация

3️⃣ Ночной онлайн-чемпионат Tech Monsters Night от М.Видео

Для кого: middle-senior
Зачем: проверить себя и побороться за мерч и технику. Организаторы обещают доставку пиццы всем участникам🍕
Когда: 4 июня, с 22 до 3 ночи
Формат: онлайн
Подача заявки: до 3 июня

Подробности и регистрация

Ресурсы, идиома RAII и Java 9

Разработка - сложная штука c множеством идей и концептов. В этом посте я расскажу об идиоме RAII, разнице при работе с ресурсами в java и C++, блоке try-with-resources и изменениях java 9.

Начнём с основ. Ресурс - это сущность, для которой нужен эксклюзивный доступ. Их количество ограничено. Большинство ресурсов находятся за пределами JVM: файлы, соединения с БД, сокеты и т.д

Для корректной работы только один поток должен работать с ресурсом. Для этого нужно принять дополнительные меры. Обозначим их как "открыть" и "закрыть" ресурс:
🔸Открыть = получить эксклюзивный доступ.
🔸Закрыть = закончить работу. Теперь другой поток может работать с ресурсом.

Такой вот нехитрый жизненный цикл(ЖЦ).

RAII
или Resource Acquisition Is Initialization - одна из техник по работе с ресурсами. Другое название: SBRM - Scope-Bound Resource Management.

Суть: ассоциируем ресурс с объектом. Тогда ЖЦ ресурса совпадает с ЖЦ объекта. В идеале это выглядит так:

public void do() {
  File f=new File("t.txt"); 
  // Создаём объект File, ресурс "t.txt" теперь наш
  // что-то делаем
}
// вышли из метода: объект f уже не нужен, ресурс "t.txt" освобождается

RAII легко реализовать в С++. В конструкторе пишем логику "открытия" ресурса, а в деструкторе - "закрытия". Конструктор и деструктор явно прописываются, поэтому ЖЦ объекта и ресурса под контролем.

В java так не получится. Деструктор выполнится неизвестно когда, а ресурс - штука ценная. Поэтому в java нужно явно вызвать метод закрытия. В стандартных библиотеках это close().

В java 7 появилась специальная конструкция для ресурсов:

try (PrintWriter writer = new PrintWriter(…)) {
   // что-то делаем
}

Ресурс реализует интерфейс AutoCloseable, и после завершения блока для него вызовется close(). try-with-resources считается java реализацией RAII.

Но такой формат не идеален. Внутри try всегда определяется новый объект. Когда ресурсов два и больше, код становится громоздким:

try (DatagramChannel udpServer = …;
     Selector selector = …) {
  // …
}

В java 9 в блок try можно передать переменные:

DatagramChannel udpServer = …;
Selector selector = …;

try (udpServer;selector) {
    // …
}

С одной стороны это удобно. Код выглядит приятно.

С другой - после try остаются переменные с закрытыми ресурсами. Теперь нельзя сказать, что java реализует RAII.

Ну и ладно, никто не расстроился🙂 Языки разные, и классно замечать, как по-разному в них реализуются идеи, и как они меняются с течением времени.

Почему на канале так много Java Core? Потому что это база для ежедневной работы, которую хорошо знать вдоль и поперёк. Но лично мой интерес лежит в другом. Мне нравится разбирать дизайн и разбираться, почему сделано так, а не иначе.

Тема этой недели - дженерики.
Часть 1: посмотрим реализацию в JVM
Часть 2: углубимся в wildcards и работу с подтипами

​Какой результат выполнения этого кода?