UPM Concurrencia en Java

Transcripción

1 UPM Concurrencia en Java Juan Antonio de la Puente DIT/UPM

2 Hebras (threads) Una hebra es un objeto de una subclase de java.lang.thread o una implementación de la interfaz Runnable El código que ejecuta se especifica en el método run() Para arrancar se invoca el método start() 10/11/09 Hebras en Java /RT Java 1

3 Ejemplo public class task extends Thread { public void run(){ while (true) { // actividad task T = new task (); T.start(); 10/11/09 Hebras en Java /RT Java 2

4 Objetos compartidos Parecido a monitores varias hebras pueden compartir un objeto de datos de forma mutuamente exclusiva se hace con el calificador synchronized los métodos sincronizados se ejecutan en exclusión mutua Diferencias con los monitores puede haber métodos no sincronizados en el mismo objeto los datos estáticos no están protegidos se puede quitar la sincronización al extender la clase 10/11/09 Hebras en Java /RT Java 3

5 Ejemplo public class Shared { private int value; public Shared (int initialvalue){ value = initialvalue; public synchronized int get(){ return value; public synchronized void change (int tovalue){ value = tovalue; 10/11/09 Hebras en Java /RT Java 4

6 Sincronización condicional Sincronización condicional wait() suspende una hebra notify() reanuda una sola hebra notifyall() reanuda todas las que esperan Sólo se pueden invocar desde un método sincronizado pueden arrojar interruptedexception Sólo hay una cola de espera en cada objeto no se distingue entre condiciones las condiciones se comprueban con while () Muchos detalles complicados 10/11/09 Hebras en Java /RT Java 5

7 Colas de entrada y espera 10/11/09 Hebras en Java /RT Java 6

8 Ejemplo: productor y consumidor (1) public class Buffer { private int[] B; private int In, Out, Count; public Buffer (int Size) { B = new int[size]; In = 0; Out = 0; Count = 0; public synchronized void put (int X) trows InterruptedException { while (Count == B.length) wait(); B[In] = X; In = (In + 1) % B.length; ++Count; notifyall(); public synchronized int get() trows InterruptedException { while (Count == 0) wait(); int X = B[Out]; Out = (Out + 1) % B.length; --Count; notifyall(); return X; 10/11/09 Hebras en Java /RT Java 7

9 Ejemplo: productor y consumidor (2) public class Producer extends Thread { private Buffer b; int Id; int dato; public Producer(Buffer b, int id){ this.b = b; this.id=id; public void run() { while (true) { // Producir dato try {b.put(dato);catch (InterruptedException e){ public class Consumer extends Thread { private Buffer b; int Id; int dato; public Consumer(Buffer b, int id){ this.b = b; this.id=id; public void run() { while (true) { try {dato = b.get(); catch (InterruptedException e){ // Consumir dato 10/11/09 Hebras en Java /RT Java 8

10 Ejemplo: productor y consumidor (3) public class ProducerConsumer { static final int Size = 5; public static void main (String[] args) { Buffer Buf = new Buffer (Size); Producer P = new Producer (Buf, 1000); Consumer C = new Consumer (Buf, 2000); P.start(); C.start(); 10/11/09 Hebras en Java /RT Java 9

11 Planificación La clase Thread define dos métodos public final void setpriority (int Priority); public final int getpriority(); pero no se garantiza que la planificación se haga con prioridades ni se especifica qué ocurre si hay dos hebras con la misma prioridad 10/11/09 Hebras en Java /RT Java 10

12 Medida del tiempo y retardos Reloj de hora del día (Java) java.lang.system.currenttimemillis da el número de milisegundos transcurridos desde UT :00:00 java.util.date usa este valor para dar la fecha y hora del día» muchos detalles complicados (por ejemplo, el mes va de 0 a 11) java.util.calendar proporciona más funciones Retardo relativo una hebra puede invocar sleep: public static void sleep (long ms, int nanoseconds);» el retardo real puede ser mayor No hay retardo absoluto 10/11/09 Hebras en Java /RT Java 11

13 Problemas de tiempo real en Java El modelo de concurrencia es insuficiente no está definido el modelo de planificación» no es obligatorio que la JVM use las prioridades los métodos sincronizados son difíciles de usar» problemas de inversión de prioridades La gestión del tiempo también no hay reloj monótono ni retardo absoluto No se puede acotar el tiempo de ejecución memoria dinámica, recogida de basura 10/11/09 Hebras en Java /RT Java 12

14 Real-Time Specification for Java (RTSJ) Real-Time Java Expert Group (Sun y otros, 2000) compatibilidad con Java portabilidad extensiones de tiempo real ejecución previsible RTSJ contiene mejoras en gestión de memoria relojes y medida del tiempo planificación hebras de tiempo real temporizadores y sucesos asíncronos transferencia de control asíncrona sincronización y gestión de recursos acceso a la memoria física 10/11/09 Hebras en Java /RT Java 13