Pengertian dan Contoh Thread

Thread adalah sebuah alur kontrol dari sebuah proses. Suatu proses yang multithreaded 

mengandung beberapa perbedaan alur kontrol dengan ruang alamat yang sama. Keuntungan dari multithreaded meliputi peningkatan respon dari user, pembagian sumber daya proses, ekonomis, dan kemampuan untuk mengambil keuntungan dari arsitektur multiprosesor. 

User level thread adalah thread yang tampak oleh programmer dan tidak diketahui oleh kernel. 

User level thread secara tipikal dikelola oleh sebuah library thread di ruang user. Kernel level thread didukung dan dikelola oleh kernel sistem operasi. Secara umum, user level thread lebih cepat dalam pembuatan dan pengelolaan dari pada kernel thread. Ada tiga perbedaan tipe dari model yang berhubungan dengan user dan kernel thread atau yang biasa disebut Multithreading Models yaitu :

·         Model many to one: memetakan beberapa user level thread hanya ke satu buah kernel thread.

ü  Konkurensi terbatas

ü  Green (Solaris-2), GNU portable thread

·         Model one to one: memetakan setiap user thread ke dalam satu kernel thread. Berakhir.

ü  Proses dicegah tertunda secara total

ü  Mahal, satu user thread harus diwakili satu kernel thread

ü  Windows NT/XP/2000, Linux, Solaris 9

·         Model many to many: mengizinkan pengembang untuk membuat user thread sebanyak mungkin, konkurensi tidak dapat tercapai karena hanya satu thread yang dapat dijadualkan oleh kernel dalam satu waktu.

ü  Banyak user thread dipetakan ke kernel thread

ü  Konkurensi optimal

ü  Solaris sebelum versi 9, Windows NT/2000 dengan paket ThreadFiber

TENTANG THREAD

-Lightweight process: satuan penggunaan CPU

-Berbagi resource dengan thread lain dalam sebuah proses

-Proses (heavyweight process), memilki kontrol tunggal eksekusi

ILUSTRASI : PERBEDAAN PROSES DENGAN THREAD TUNGGAL DAN JAMAK

KEUNTUNGAN MODEL MULTITHREAD

1)Responsif ! web browser

2)Resource sharing: aplikasi dengan beberapa thread dapat

   menggunakan lokasi memori yang sama

3)Ekonomis: tanpa alokasi dan dealokasi resource ! resource sharing

4)Skalabilitas: selain optimasi penggunaan prosesor multicore,

   perpindahan antar thread lebih cepat pada single core daripada proses

ILUSTRASI MULTITHREAD SERVER

Ilustrasi arsitektur single core

Ilustrasi arsitektur multi core

JENIS THREAD

Keduanya meliputi: pembuatan, penjadwalan dan pengelolaan di levelnya masing-masing

·         User thread

Selalu berasosiasi dengan kernel thread

Pustaka di level user ! cepat

Salah satu thread yang melakukan blocking akan mencegah seluruh proses di mana thread tersebut berasal untuk ditunda (single thread kernel) ! SC: read , sleep

Pthread (POSIX), Win32, Java

·         Kernel thread

Pengelolaan di level kernel lambat dianggap seperti proses

Salah satu thread yang melakukan blocking, tidak mencegah seluruh proses tertunda

PUSTAKA THREAD

Memberikan API untuk pengembang perangkat lunak mengelola thread

Implementasi:

ü  sepenuhnya di user level (-to-one)

ü  didukung oleh kernel level (-to-many)

Posix thread

·         Diimplementasi baik sebagai user maupun kernel level

·         Standar IEEE 1003.1c: API terkait pembuatan dan sinkronisasi thread

·         Umum digunakan pada keluarga UNIX

Ilustrasi posix thread

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <pthread.h>

int *a,*b;

void *vector(void *vargp) {

int temp,counter,start,finish,ptrNumber,*passVal ;

ptrNumber=*((int *) vargp); free(vargp);

start=(ptrNumber*25000);

finish=start+25000;

temp=0;

for(counter=start;counter<finish;counter++)

temp+=a[counter]*b[counter];

passVal=malloc(sizeof(int));

*passVal=temp; pthread_exit(passVal);

}

int main() {

pthread_t tid[4];

int c=0,c1=0,i,*ptr,*passVal,tmp;

a=malloc(100000*sizeof(int));

b=malloc(100000*sizeof(int));

for(i=0;i<1000;i++) {

a[i]=1+(rand()%1000);

b[i]=1+(rand()%1000);

c+=(a[i]*b[i]);

}

printf("C total (Sequential) = %d\n",c);

for(i=0;i<4;i++) {

ptr=malloc(sizeof(int));

*ptr=i; pthread_create(&tid[i],NULL,vector,ptr);

}

for(i=0;i<4;i++) {

if((pthread_join(tid[i], (void**) &passVal))==0) {

tmp=*passVal; c1+=tmp;

}

else {

printf("Threads %d can’t be joined\n",i);

printf("program terminated\n");

exit(0);

}

}

printf("C total (Parallel) = %d\n",c1);

printf("\nComparing sequential and parallel result\n");

if((c-c1)!=0)

printf("pthread failed...!\n");

else

printf("pthread success!\n");

return 0;

}

Java thread

ü  Dikelola JVM

ü  Dibuat dengan mengimplementasi Runnable

Iluastrasi java thread

class MutableInteger {

private int value;

public int getValue() {

return value;

}

public void setValue(int value) {

this.value=value;

}

}

class Summation implements Runnable {

private int upper;

private MutableInteger sumValue;

public Summation (int upper, MutableInteger sumValue) {

this.upper=upper; this.sumValue=sumValue;

}

public void run() {

int sum=0;

Thread thrd=new Thread();

thrd.start();

for(int i=0; i<upper; i++) {

sum=sum+2;

}

sumValue.setValue(sum);

}

}

public class Driver {

public static void main(String[] args) {

if(args.length > 0) {

if(Integer.parseInt(args[0])<0) {

System.err.println(args[0]+" must be>=0.");

}

else {

MutableInteger sum=new MutableInteger();

int upper=Integer.parseInt(args[0]);

Thread thrd=new Thread(new Summation(upper,sum));

thrd.start();

try {

thrd.join();

System.out.println("The sum of "+ upper+ " is " + sum.getValue());

}

catch(InterruptedException e) {

}

}

}

else {

System.err.println("Usage: Driver <Integer Value>");

}

}

}

ISU DALAM THREAD

SC: fork&exec

Opsi saat thread dijalankan:

Menduplikasi seluruh thread dalam sebuah proses

Menduplikasi thread yang menjalankan

Pembatalan thread

Terkait terminasi thread sebelum seharusnya selesai

Opsi:

Asinkron: langsung melakukan terminasi

Deffered: safely cancelation,

Penanganan signal

Pada thread:

SIGNAL dikirimkan ke thread yang menyebabkannya

SIGNAL dikirimkan ke setiap thread pada proses

SIGNAL dikirimkan ke thread tertentu pada proses

Menugaskan sebuah thread untuk menangani semua SIGNAL yang Terjadi

Thread pools

Multithreaded server: berpotensi membahayakan sistem jika diijinkan

membuat thread dalam jumlah sangat banyak (tak hingga)

Dibatasi jumlah thread yang diijinkan (pools)

Saat proses dijalankan, sejumlah thread telah disiapkan, menunggu

untuk memberi layanan pada client

·         Keuntungan:

ü  Lebih cepat daripada konsep on-demand

ü  Mencegah kegagalan operasi karena keterbatasan resource

Thread Specific Data

Memungkinkan setiap thread memiliki datanya sendiri

for(i=0;i<4;i++) {

ptr=malloc(sizeof(int));

*ptr=i; pthread_create(&tid[i],NULL,vector,ptr);

}

CONTOH SISTEM OPERASI PADA THREAD

WINDOWS  XP

One-to-one mapping

Berisi:

Identitas

Register, stack (user & kernel), data khusus 1

Struktur data utama:

Executive thread block (ETHREAD)

Kernel thread block (KTHREAD)

Thread environment block (TEB)

ILUSTRASI :

Linux Thread

Dikenal sebagai task

Thread dibuat dengan clone( ) SC

Memungkinkan berbagi ruang memori antara child-parent, pointer ke lokasi memori

IMPLEMENTASI PAKET  THREAD

1.      Thread level kernel.

Ø  Keunggulan :

ü  Memudahkan koordinasi multithread seperti proses server.

ü  Tidak seboros kumpulan proses tradisional.

Ø  Kelemahan :

ü  Operasi manajemen thread sangat lebih boros.

ü  Kernel harus menyediakan semua feature.

2.      Thread level pemakai.

Ø  Keunggulan :

ü  Kinerja luar biasa bagus disbanding thread level kernel.

ü  Tidak diperlukan modifikasi kernel.

ü  Fleksibelitas tinggi.

Ø  Kelemahan :

ü  Tidak manfaatkan multiprocessor.

ü  Untuk aplikasi dengan keterlibatan kernel yang kecil.

ü  Mengharuskan nonblocking system call.

JENIS THREAD BERDASARKAN WAKTU PENCIPTANYA

Kategori thread berdasarkan waktu penciptaan :

·         Static threads

Jumlah thread yang akan dibuat ditentukan saat penulisan dan kompilasi program. Tiap thread langsung dialokasikan stack tetap.

ü  Keunggulannya : sederhana.

ü  Kelemahannya  :  tidak fleksibel.

·         Dynamic threads

Penciptaan dan penghancuran thread “on-the-fly” saat eksekusi. Penciptaan thread biasanya menspesifikasikan fungsi utama thread (seperti pointer ke procedure) dan ukuran stack, dapat juga ditambah parameter-parameter lan seperti prioritas panjadwalan.

ü  Keunggulannya : fleksibel.

ü  Kelemahannya  : lebih rumit.

Sumber :

https://maungampus.blogspot.com/2013/09/pengertian-thread-dan-macam-macamnya.html

http://tugasqte.blogspot.com/2012/06/thread.html