مسترکلاس Multithreading و همزمانی در جاوا

آنچه یاد خواهید گرفت:

• هنرجویان اصول Multithreading در جاوا، از جمله چرخه عمر و حالت‌های thread را خواهند آموخت.
• هنرجویان با استفاده از کلاس Thread، رابط Runnable و Threads مجازی (پروژه Loom) را ایجاد و مدیریت خواهند کرد.
• هنرجویان تکنیک‌های همزمان سازی را برای جلوگیری از شرایط رقابتی و تضمین ایمنی Thread در اپلیکیشن های واقعی به کار خواهند گرفت.
• هنرجویان از ابزارهایی مانند Thread Pools، چارچوب Fork/Join و ScheduledThreadPoolExecutor برای برنامه‌نویسی موازی استفاده خواهند کرد.

پیش‌نیازهای دوره

• هنرجویان باید برای پیگیری موثر دوره، دانش اولیه از برنامه‌نویسی جاوا داشته باشند.
• دسترسی به کامپیوتری با کیت توسعه جاوا (JDK) نصب شده ضروری است.
• استفاده از یک ویرایشگر کد یا IDE مانند Eclipse ،IntelliJ IDEA یا VS Code برای تمرینات عملی توصیه می‌شود.
• هیچ تجربه قبلی در زمینه multithreading مورد نیاز نیست، زیرا تمام مفاهیم از ابتدا آموزش داده می‌شوند.

توضیحات دوره

به دوره جامع multithreading و همزمانی در جاوا خوش آمدید؛ دوره‌ای با جزئیات دقیق که برای کمک به تسلط به یکی از ضروری‌ترین مهارت‌های برنامه‌نویسی جاوا طراحی شده است. چه توسعه‌دهنده‌ای مشتاق باشید، چه یک حرفه‌ای باتجربه یا دانشجو، این دوره دانش و تجربه عملی مورد نیاز برای ایجاد اپلیکیشن های کارآمد، مقیاس‌پذیر و پاسخگو با استفاده از multithreading و همزمانی در جاوا را فراهم می‌کند.

چرا این دوره انتخاب شود؟

Multithreading و همزمانی برای ساخت اپلیکیشن هایی که بتوانند چندین تسک را به طور همزمان انجام دهند، حیاتی هستند و باعث می‌شوند اپلیکیشن ها سریع‌تر و پاسخگوتر باشند. این دوره موضوعات پیچیده را به درس‌هایی ساده و قابل فهم تقسیم می‌کند. با تسلط به مدل threading جاوا، تکنیک‌های همزمان سازی و ابزارهای پیشرفته، مزیتی رقابتی در توسعه نرم‌افزار به دست خواهد آمد. از طریق مثال‌های واقعی، پروژه‌های عملی و راهنمایی‌های تخصصی، اعتماد به نفس لازم برای پیاده‌سازی راهکارهای multithreaded در هر اپلیکیشنی ایجاد خواهد شد.

آنچه آموخته می‌شود و مزایای آن

این دوره مسیری کامل از مبانی multithreading جاوا تا تکنیک‌های پیشرفته همزمانی را ارائه می‌دهد. چگونگی ایجاد و مدیریت Threads با استفاده از کلاس Thread جاوا، رابط Runnable و Threads مجازی معرفی شده در پروژه Loom آموزش داده می‌شود. ابزارهای همزمان سازی مانند قفل‌ها، volatile و مکانیزم‌های ارتباط inter-thread برای تضمین ایمنی Thread بررسی خواهند شد. این دوره همچنین به مباحث پیشرفته‌ای مانند استخرهای Thread، چارچوب Fork/Join و عملیات اتمیک می‌پردازد که امکان بهینه‌سازی اجرای تسک و مدیریت منابع را فراهم می‌کند. در پایان این دوره، توانایی ساخت اپلیکیشن های multithreaded با کارایی بالا و آمادگی برای مصاحبه‌های فنی یا گواهینامه‌ها کسب خواهد شد.

نکات برجسته ماژول‌ها

ماژول 1: مقدمه‌ای بر Multithreading و همزمانی

• کشف اصول Multithreading، تفاوت‌های بین همزمانی و موازی‌سازی، و چگونگی پشتیبانی مدل حافظه جاوا از محیط‌های Multithreading 

ماژول 2: ایجاد و مدیریت Thread

• یادگیری ایجاد و مدیریت threads با استفاده از کلاس Thread، رابط Runnable و threads مجازی. درک چرخه عمر thread، متدهای کلیدی مانند ()start() ،join و ()sleep و چگونگی بهینه‌سازی اجرای thread

ماژول 3: تکنیک‌های همزمان سازی 

• تسلط به ابزارهای جلوگیری از شرایط رقابتی و تضمین ایمنی thread. بررسی بلوک‌های synchronized، قفل‌ها و کلمه کلیدی volatile، همراه با درک تضمین happens-before در جاوا

ماژول 4: سازه‌های پیشرفته همزمان سازی

• عمیق شدن در ارتباط inter-thread با ()wait و ()notify و یادگیری هماهنگی threads با استفاده از Semaphores ،CountDownLatch و CyclicBarrier. این ماژول همچنین پیشگیری از بن‌بست و مدیریت قحطی را پوشش می‌دهد.

ماژول 5: استخرهای Thread و چارچوب Executor

• درک چگونگی بهبود مدیریت منابع توسط استخرهای thread. آشنایی با چارچوب Fork/Join برای تسک های موازی، ScheduledThreadPoolExecutor برای زمان‌بندی و بهترین شیوه ها برای مدیریت موثر استخرهای thread 

ماژول 6: ابزارهای همزمانی و عملیات اتمیک

• بررسی مجموعه‌های ایمن برای Thread مانند ConcurrentHashMap و BlockingQueue. یادگیری استفاده از متغیرهای اتمیک و تکنیک‌هایی مانند مقایسه و Swap (CAS) برای همزمانی بدون قفل

ماژول 7: تست و اشکال‌زدایی اپلیکیشن های Multithreaded 

• یادگیری شناسایی و رفع مشکلات threading از طریق اشکال‌زدایی و تست. استفاده از ابزارهایی مانند JUnit و پروفایلرهای JVM برای اطمینان از کارآمدی و بدون خطا بودن اپلیکیشن های multithreaded

ماژول 8: الگوهای Multithreading دنیای واقعی و بهترین شیوه ها

• به کارگیری الگوهای عملی مانند Producer-Consumer و CompletableFuture برای برنامه‌نویسی ناهمزمان. یادگیری چگونگی استفاده از ThreadLocal برای داده‌های مختص thread و پیاده‌سازی الگوهای طراحی multithreading مانند Singleton و Observer

ماژول 9: برنامه‌نویسی موازی و بهینه‌سازی عملکرد

• پیاده‌سازی الگوریتم‌های موازی، درک محدودیت‌های نظری موازی‌سازی با قانون امدال و بهینه‌سازی سازگاری حافظه برای عملکرد بهتر اپلیکیشن

با پایان این دوره، مهارت‌های لازم برای طراحی، اشکال‌زدایی و بهینه‌سازی اپلیکیشن های multithreaded جاوا با اطمینان کامل کسب خواهد شد.

این دانش به موفقیت در مصاحبه‌های فنی، ایجاد راهکارهای سازمانی کارآمد و پیشرفت شغلی در توسعه نرم‌افزار کمک خواهد کرد.

این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

• توسعه‌دهندگان جاوا که می‌خواهند دانش خود را در زمینه multithreading و همزمانی ارتقا دهند.
• مهندسان نرم‌افزار که هدفشان ساخت اپلیکیشن های جاوای مقیاس‌پذیر، کارآمد و با کارایی بالا است.
• دانشجویان و متخصصانی که برای مصاحبه‌های فنی یا گواهینامه‌های مرتبط آماده می‌شوند.
• مبتدیان علاقه‌مند به یادگیری multithreading جاوا و بررسی در تکنیک‌های پیشرفته برنامه‌نویسی