Programování v C# - Výjimky a vlákna

Úvod Výjimky Delegáti Události Vlákna Konec 

Programování v C# 

Výjimky a vlákna 

Petr Vaněček 

1 / 36


Obsah přednášky 

◮ Výjimky 

◮ Delegáti 

◮ Události 

◮ Vlákna 

2 / 36


Ošetření chyb v programu 

◮ Pomocí návratových hodnot funkcí 

◮ 

◮ 

příklad 

void Main (...) { 

vysledek = Funkce (); 

if( vysledek !=0) { 

// došlo k chybě 

} 

} 

nevýhody přístupu 

◮ nepřehlednost kódu 

◮ složitost kódu 

◮ . . . 

3 / 36


Použití výjimek 

◮ Výjimky 

◮ objekty, které nesou informace o chybovém stavu 

◮ Výjimku lze vyhodit kdekoliv v kódu 

◮ např. throw new Exception("došlo k chybě") 

◮ Výjimku lze odchytit try ... catch bloku 

◮ 

např. 

try { 

... 

} catch ( Exception e) { 

... 

} 

4 / 36


Výhody výjimek 

◮ Zpracování výjimek 

◮ pokud výjimka nenastane – není ovlivněn výkon 

◮ pokud výjimka nastane – časově náročné ošetření 

◮ systém výjimek používat na výjimečné situace! 

5 / 36


Jazyková konstrukce 

try { 

◮ try blok 

... 

◮ začátek bloku s nebezpečným kódem } 

◮ catch blok 

catch ( IOException ) 

... 

◮ blok s obsluhou výjimek 

} 

◮ může být uveden několikrát 

catch ( Exception e) 

◮ může odchytávat 

... 

◮ konkrétní výjimku 

} 

◮ konkrétní výjimku a její instanci 

catch { 

◮ cokoliv 

... 

◮ finally blok 

} 

◮ nepovinný 

finally { 

... 

◮ provádí se vždy (i při vyvolání výjimky) 

} 

6 / 36


Jazyková konstrukce 

◮ Výjimkové bloky lze zanořovat 

◮ pokud není chyba odchycena, propadává do vnějšího bloku 

◮ Při řetězení catch bloku záleží na pořadí 

◮ postupovat od speciálních po obecné 

◮ Pro všechny výjimky společný předek 

◮ Exception 

◮ Uživatelské dědit od 

◮ 

ApplicationException 

◮ rozlišení výjimek systémových a uživatelských 

7 / 36


Co se děje při výjimce 

◮ Runtime hledá v aktuální metodě try blok a odpovídající catch bloky 

◮ Pokud je blok nalezen, provedou se všechny vnořené finally bloky, 

pak se spustí blok catch 

◮ Pokud nebyl blok nalezen, prochází se rekurzivně metoda která volala 

metodu kde došlo k výjimce 

◮ Pokud nebyl nalezen žádný odpovídající blok, povolí se přístup 

debuggeru případně dojde k ukončení aplikace 

8 / 36


Třída Exception 

◮ string Message 

◮ vrací řetězec popisující výjimku 

◮ Exception InnerException 

◮ obsahuje instanci výjimky, která způsobila aktuální výjimku 

◮ string StackTrace 

◮ vrátí stav zásobníku v době vzniku výjimky 

◮ pokud je přeloženo s debug informacemi, vypíší se i názvy souborů a 

čísla řádků 

at Vyjimky . Vyjimka . Metoda () in h:\ Main .cs: line 18 

at Vyjimky . Vyjimka . Main ( String [] args ) in 

h:\ Main .cs: line 35 

9 / 36


Uživatelské výjimky 

◮ Vytváří se kvůli filtrování v catch bloku 

◮ Dědit od třídy ApplicatioException 

◮ Přidat konstruktory 

◮ s parametrem string message 

◮ s parametry string message, Exception inner 

◮ Výjimky většinou neobsahují moc kódu 

10 / 36


Co jsou delegáti 

◮ Typově bezpečné reference na metody 

◮ zapouzdřeno do třídy Delegate, resp. MulticastDelegate 

◮ Lze pracovat přímo s třídou Delegate 

◮ 

příliš komplikované 

◮ Speciální jazyková konstrukce pro vytváření delegátových typů 

11 / 36


Delegátové typy 

◮ Deklarace prototypu metody na kterou chceme referenci 

◮ typová bezpečnost je zajištěna v definici 

◮ určují se typy parametrů, návratové typy 

◮ Při vytváření instance delegátového typu se uvádí referencovaná 

metoda 

◮ musí typově odpovídat deklaraci 

◮ Případný modifikátor static je ignorován 

◮ metoda může být instanční či statická 

12 / 36


Příklad 

// deklarace delegátového typu 

delegate int Operace ( int x, int y); 

class Delegati { 

public static int Scitani ( int a, int b) { 

return a+b; 

} 

public static int Nasobeni ( int a, int b) { 

return a*b; 

} 

public static void Main ( string [] args ) { 

Operace f1 = new Operace ( Scitani ); 

Operace f2 = new Operace ( Nasobeni ); 

} 

} 

Console . WriteLine (f1 (2 ,3)); 

Console . WriteLine (f2 (2 ,3)); 

13 / 36


Násobní delegáti 

◮ Třída MulticastDelegate 

◮ Umožňuje uchovávat seznam referencí na metody 

◮ Vhodný např. pro události – registrace více posluchačů 

◮ Deklarace je stejná jako u delegátů 

◮ pokud je návratová hodnota void – násobný delegát 

◮ v ostatních případech – jednoduchý delegát 

◮ Pro násobné delegáty lze použít operátory += a -= 

◮ přidání a ubrání reference ze seznamu 

14 / 36


Příklad 

// deklarace delegátového typu 

delegate void Operace ( int x, int y); 

class Delegati { 

public static void Scitani ( int a, int b) { 

Console . WriteLine (a+b); 

} 

public static void Nasobeni ( int a, int b) { 

Console . WriteLine (a*b); 

} 

public static void Main ( string [] args ) { 

Operace f1 = new Operace ( Scitani ); 

f1 += new Operace ( Nasobeni ); 

f1 += f1; 

f1 -= new Operace ( Nasobeni ); 

} 

f1 (2 ,3); 

15 / 36


Událost 

◮ Oznámení o změně stavu 

◮ volání obslužné funkce 

◮ využívají se callback funkce (dynamicky přidělené za běhu) 

◮ Zajistí se pomocí delegátů 

◮ public delegate void EventHandler(object sender, 

EventArgs e) 

16 / 36


Vytvoření událostí 

◮ Vytvoření třídy parametrů 

◮ dědit od EventArgs 

◮ Vytvoření delegáta 

◮ ve tvaru public delegate void NěcoEventHandler(object 

sender, NěcoEventArgs e) 

◮ Vytvoření události 

◮ ve tvaru public event NěcoEventHandler Něco 

◮ Vyvolání události 

◮ vhodné otestovat, zda je nějaký posluchač zaregistrován 

◮ Zaregistrování posluchačů 

◮ pomocí operátorů += 

17 / 36


Příklad 

public class KlavesaEventArgs : EventArgs 

{ 

public char klavesa ; 

public KlavesaEventArgs ( char klavesa ) { 

this . klavesa = klavesa ; 

} 

} 

public delegate void KlavesaEventHandler ( object o, 

KlavesaEventArgs args ); 

18 / 36


Příklad 

public class Klavesnice { 

public event KlavesaEventHandler Stisknuto ; 

public void Start () { 

while ( true ) { 

ConsoleKeyInfo c = Console . ReadKey (); 

if( Stisknuto != null ) 

Stisknuto (this , new 

KlavesaEventArgs (c. KeyChar )); 

} 

} 

} 

19 / 36


Příklad 

class MainClass 

{ 

public static void Main ( string [] args ) 

{ 

Klavesnice k = new Klavesnice (); 

k. Stisknuto += new KlavesaEventHandler ( Tisk ); 

k. Start (); 

} 

} 

public static void Tisk ( object o, KlavesaEventArgs args ) 

{ 

Console . WriteLine (" stisknuto ␣ {0} ", args . klavesa ); 

} 

20 / 36


Vlákno a proces 

◮ Proces (Process) 

◮ z pohledu OS samostatný celek 

◮ Vlákno (Thread) 

◮ existuje v rámci procesu 

21 / 36


Třída Process 

◮ Zajišťuje přístup k procesu 

◮ umožňuje monitorování a ovládání aplikací 

◮ Monitorování 

◮ GetProcess... 

◮ získá přístup k existujícím procesům 

◮ PagedMemorySize 

◮ info o přidělené paměti 

◮ WaitForExit 

◮ čeká na ukončení procesu 

◮ Ovládání 

◮ Start, Kill 

◮ spuštění, ukončení procesu 

22 / 36


Třída Thread 

◮ Představuje vlákno 

◮ Nastavuje vlastnosti 

◮ priorita 

◮ Background/Foreground 

◮ Ovládá vlákno 

◮ 

◮ 

◮ 

◮ 

spuštění 

uspání 

obnovení 

ukončení 

◮ . . . 

23 / 36


Delegát ThreadStart 

◮ void ThreadStart() 

◮ Funguje jako vstupní bod vlákna 

Thread t = new Thread ( new TrheadStart ( metoda )); 

◮ Po vytvoření vlákno neběží 

◮ stav ThreadState.Unstarted 

◮ Spouští se metodou Start() 

◮ lze zavolat pouze jednou, jinak ThreadStateException 

◮ přechází do stavu ThreadState.Running 

24 / 36


Stavy vlákna 

◮ Uspání 

◮ metoda static void Sleep(int) 

◮ může se upsat pouze samo vlákno 

◮ Pzastavení 

◮ metoda void Suspend() 

◮ lze pozastavit z jiného vlákna 

◮ lze znovu spustit metodou void Resume() 

◮ Ukončení 

◮ metoda void Abort() 

◮ výjimka ThreadAbortException 

◮ lze odvolat metodou static void ResetAbort() 

25 / 36


Další metody a vlastnosti vláken 

◮ metoda void Join() 

◮ pozastaví volající vlákno, dokud aktuální vlákno neskončí 

◮ vlastnost static Thread CurrentThread 

◮ vrátí aktuální vlákno 

◮ vlastnost bool IsBackground 

◮ vrátí/nastaví typ vlákna 

◮ na Foreground vlákna se při ukončení aplikace čeká 

◮ Background vlákna jsou násilně ukončena 

◮ vlastnost bool IsAlive 

◮ zjistí jestli vlákno ještě pracuje nebo už ne 

◮ vlastnost ThreadPriority Priority 

◮ zjistí/nastaví prioritu vlákna 

◮ ThreadPriority.Normal,ThreadPriority.Highest, . . . 

26 / 36


Skupiny vláken 

◮ Třída ThreadPool 

◮ Množina background vláken spravovaná systémem 

◮ Možnost předat delegáta a data ke zpracování 

◮ delegate void WaitCallback(object) 

◮ static bool QueueUserWorkItem(WaitCallback,object) 

◮ pokud není dostupné vlákno, řadí se požadavek do fronty 

◮ Vhodné pro úkoly s minimální interakcí 

◮ 

není dostupná reference na vlákna 

27 / 36


Synchronizace – lock 

◮ Automatická synchronizace 

◮ Konstrukce lock(výraz) {...} 

◮ v závorce – kritická sekce 

◮ v KS pouze jedno vlákno 

◮ ostatní vlákna jsou blokována 

◮ Výraz je nejčastěji 

◮ this, pokud chceme blokovat instační proměnnou 

◮ typeof(třída), pokud chceme blokovat statickou proměnnou 

28 / 36


Synchronizace – atribut MethodImpl 

◮ Automatická synchronizace 

◮ Použití atributu MethodImplAttribute 

◮ parametr MethodImplOptions.Synchronized 

◮ celá metoda se stává kritickou sekcí 

◮ Příklad 

[ MethodImpl ( MethodImplOptions . Synchronized )] 

public void KritickáSekce () 

{ 

... 

} 

29 / 36


Synchronizace – třída Monitor 

◮ Ruční synchronizace 

◮ Monitor vytváří KS nad celým objektem 

◮ Metoda static void Enter(object) 

◮ pokus o vstup do KS 

◮ pokud není volná, vlákno se zablokuje a čeká na uvolnění 

◮ Metoda static bool TryEnter(object) 

◮ pokus o vstup do KS 

◮ pokud se nepodaří, vrátí false 

◮ Metoda static void Exit(object) 

◮ 

◮ 

výstup z KS 

probuzeno jedno čekající vlákno 

30 / 36


Synchronizace – třída Monitor 

◮ Metoda static bool Wait(object) 

◮ uvolní zámek nad objektem 

◮ zablokuje se a umístí se do wait fronty monitoru 

◮ Metody static void Pulse(object) 

a static void PulseAll(object) 

◮ upozorní vlákno (vlákna) ve wait frontě, že došlo ke změně stavu 

31 / 36


Synchronizace – třída Mutex 


◮ Jedno vlákno si může zabrat mutex pro sebe, ostatní jsou blokována 

◮ Metoda WaitOne() 

◮ pokusí se zabrat si mutex 

◮ když není volný, je vlákno blokováno 

◮ Metoda ReleaseMutex() 

◮ uvolní mutex pro ostatní vlákna 

◮ mutex automaticky dostává další čekající 

32 / 36


Synchronizace – třída Interlocked 


◮ Umožňuje atomické operace 

◮ Metoda static object CompareExchange(ref object, object, 

object) 

◮ provede porovnání 1. a 3. parametru a pokud jsou totožné, nastaví 

hodnotu 1. parametru na 2. 

◮ přetížena pro int a float 

◮ Metoda static object Exchange(ref object, object) 

◮ nastaví hodnotu 1. parametru na 2. 

◮ přetížena pro int a float 

◮ Metody static int Increment(ref int) 

a static int Decrement(ref int) 

◮ atomická inkrementace/dekrementace 

◮ přetížené i pro long 

33 / 36


Synchronizace – třídy ResetEvent 

◮ Třídy ManualResetEvent, AutoResetEvent 


◮ AutoResetEvent volá automaticky Reset po uvolnění posledního 

vlákna čekajícího na signalizaci po volání metody Set 

◮ Metoda bool Reset() 

◮ nastaví stav události na nesignalizovanou 

◮ Metoda bool WaitOne() 

◮ blokuje vlákno dokud není signalizována událost 

◮ Metoda bool Set() 

◮ nastaví stav události na signalizovanou 

◮ probudí čekající vlákna 

34 / 36


Synchronizace – třídy WaitHandle 


◮ Rodič Mutex, Auto a ManualResetEvent 

◮ Umožňuje synchronizaci více primitiv 

◮ Metoda static bool WaitAll(WaitHandle[]) 

◮ 

čeká na všechny 

◮ Metoda static int WaitAny(WaitHandle[]) 

◮ čeká na jedno 

35 / 36


Konec 

36 / 36

Programování v C# - Výjimky a vlákna - eAMOS

Transform your PDFs into Flipbooks and boost your revenue!

Programování v C# - Výjimky a vlákna - eAMOS

Transform your PDFs into Flipbooks and boost your revenue!

Delete template?

Save as template ?