Java Threads. Sistemas Distribuidos Rodrigo Santamaría

Transcripción

1 + Java Threads Sistemas Distribuidos Rodrigo Santamaría

2 + Java Threads Hios Sincronización Ejercicios FAQ 2

3 + Hios 3 Un hio (Thread) es un proceso en ejecución dentro de un programa main java Thread t t.start() Puede haber varios hios en ejecución simutánea Los hios impementan prioridad y mecanismos de sincronización run() La finaización depende de hio Cuaquier case se puede hacer hio extends Thread impements Runnabe finaización return

4 + Hios Thread 4 pubic cass PingPong extends Thread private String word; pubic PingPong(String s) word=s; pubic void run() for (int i=0;i<3000;i++) System.out.print(word); System.out.fush(); pubic static void main(string[] args) Thread tp=new PingPong("P"); Thread tp=new PingPong("p"); //tp.setpriority(thread.max_priority); //tp.setpriority(thread.min_priority); tp.start(); tp.start(); Case Thread Impementa Runnabe start() run() setpriority() seep() Hereda de Object wait(), notify() OJO: run no se ejecuta directamente nunca

5 + Hios 5 Prioridades n No hay contro por defecto de orden de ejecución de os hios n En e ejempo anterior de dos hios jugando a ping pong, tenemos una ejecución como esta: n pppppppppppppppppppppppppppp n Podemos controar a ejecución mediante prioridades con setpriority() n P. ej., si damos a tp prioridad máxima (Thread.MAX_PRIORITY) y a tp prioridad mínima, tendremos (aunque no asegurado) n PPPPPPPPPPPPPPpppppppppppppp n Sin embargo, a prioridad no nos permite un contro fino de a ejecución, ni nos asegura un orden concreto n Necesidad de mecanismos de sincronización

6 + Hios 6 Suspensión n Se puede interrumpir a ejecución de un hio temporamente n Thread.seep(ong miis) n Úti para simuar tiempos de procesamiento o timeouts n La suspensión indefinida (Thread.suspend) y a finaización (Thread.stop) están en desuso (deprecated) n La parada indefinida o terminante de un hio sóo debe estar controada por dicho hio

7 + Java Threads Hios Sincronización Ejercicios FAQ 7

8 + Sincronización 8 Los hios se comunican generamente a través de campos y os objetos que tienen esos campos Es una forma de comunicación eficiente Pero puede pantear errores de interferencias entre hios La sincronización es a herramienta para evitar este tipo de probemas, definiendo órdenes estrictos de ejecución

9 + Sincronización 9 Interferencia entre hios cass Counter private int c = 0; pubic void increment() c++; pubic void decrement() c--; pubic int vaue() return c; c++ está compuesto de: 1. Obtener e vaor de c 2. Incrementar c en 1 3. Amacenar e vaor de c c-- está compuesto de: 1. Obtener e vaor de c 2. Decrementar c en 1 3. Amacenar e vaor de c Dos hios pueden estropearo. Por ejempo, si A y B invocan concurrentemente a increment y decrement, puede ocurrir o siguiente: Hio A: recuperar c (0) Hio B: recuperar c (0) Hio A: incrementar c (1) Hio B: decrementar c (-1) Hio A: amacenar c (1) Hio B: amacenar c (-1) à c no vae o mismo que a comienzo de incremento/decremento!

10 + Métodos sincronizados 10 Definición n Dos invocaciones de métodos sincronizados de mismo objeto no se pueden mezcar. n Cuando un hio ejecuta un método sincronizado de un objeto, todos os hios que invoquen métodos sincronizados de objeto se boquearán hasta que e primer hio termine con e objeto. n A terminar un método sincronizado, se garantiza que todos os hios verán os cambios reaizados sobre e objeto.

11 + Métodos sincronizados 11 Boqueo intrínseco n Cuando un hio invoca un método sincronizado, adquiere e boqueo intrínseco de objeto correspondiente. n Si invoca un método estático sincronizado, adquiere e boqueo intrínseco de a case, independiente de os de sus objetos

12 + Métodos sincronizados 12 Impementación en Java n Los métodos sincronizados se identifican mediante a paabra cave synchronized n Cuaquier hio que acceda a un método sincronizado de un objeto deberá obtener su boqueo intrínseco de dicho objeto n Cuaquier hio que acceda a un método estático sincronizado de un objeto deberá obtener e boqueo intrínseco de su case cass Counter private int c = 0; pubic synchronized void increment() c++; pubic synchronized void decrement() c--; pubic int vaue() return c;

13 + Métodos sincronizados 13 Ejempo Hio 1 Hio 2 Hio 3 objeto métodos... método sincronizado1 tiempo método sincronizado2... métodos boqueo intrínseco de objeto

14 + Sincronización de código 14 Definición e impementación En vez de sincronizar todo un método podemos sincronizar una porción de código Debemos asociar un atributo u objeto sobre e que se requiere e boqueo intrínseco pubic void addname(string name) synchronized(this) astname = name; namecount++; namelist.add(name); Sincronizamos esta porción de código mediante e boqueo intrínseco de este mismo objeto (this) Mientras un hio esté ejecutando este trozo de código, cuaquier hio que intente acceder a un trozo de código sincronizado asociado a este objeto, o a un método sincronizado de este objeto, se boqueará

15 + Sincronización de código 15 Testigos n n n n Es un grado más fino de sincronización n Sincronización de porciones de métodos Sincronización entorno a otros objetos que no sean e objeto propietario de método o su case E objeto sobre e que se sincroniza suee amarse testigo Si e testigo es un atributo estático, se boquea su case pubic cass MsLunch private ong c1 = 0; private ong c2 = 0; private Object ock1 = new Object(); private Object ock2 = new Object(); pubic void inc1() synchronized(ock1) c1++; pubic void inc2() synchronized(ock2) c2++;

16 + Sincronización 16 Probemas a evitar Espera ocupada: un proceso espera por un recurso, pero a espera consume CPU whie(!recurso) ; Se souciona con e uso de wait() à Interboqueo (deadock): varios procesos compiten por os mismos recursos pero ninguno os consigue à Inanición: un proceso nunca obtiene os recursos que soicita, aunque no esté interboqueado Autoboqueo: un proceso espera por recursos que ya posee Soucionado en e núceo de Java mediante e concepto de sincronización reentrante

17 + Sincronización 17 wait y notify n n objeto.wait() suspende a ejecución de un hio hasta que recibe una notificación de objeto sobre e que espera Soución para espera ocupada n n n n E proceso que espera debe tener e boqueo intrínseco de objeto que invoca a wait() Si no, da un error (IegaMonitorStateException) Una vez invocado, e proceso suspende su ejecución y ibera e boqueo wait(int time) espera sóo durante un tiempo n objeto.notify()/objeto.notifya()informa a uno/todos os procesos que están esperando por objeto de que puede(n) continuar

18 + Sincronización 18 pubic cass SynchronizedPingPong extends Thread private String word; pubic SynchronizedPingPong(String s) word=s; pubic void run() synchronized(getcass()) for (int i=0;i<3000;i++) System.out.print(word); System.out.fush(); getcass().notifya(); try getcass().wait(); catch (java.ang.interruptedexception e) getcass().notifya(); pubic static void main(string[] args) SynchronizedPingPong tp=new SynchronizedPingPong("P"); SynchronizedPingPong tp=new SynchronizedPingPong("p"); tp.start(); tp.start(); Para entrar por aquí tenemos que conseguir e boqueo intrínseco de a case SynchronizedPingPong Ejecuto una iteración Aviso de que he terminado Espero

19 + Sincronización 19 Boqueos intrínsecos: resumen Sincronización synchronized metodo static synchronized metodo synchronized(objeto) synchronized(objeto.getcass()) synchronized(objetoestático) Espera objeto.wait() objeto.getcass().wait() objetoestático.wait() Obtiene boqueo sobre Objeto que contiene e método Case que contiene e método objeto Case instanciada por e objeto Case instanciada por e objeto Requiere boqueo sobre objeto Case instanciada por e objeto Case instanciada por e objeto

20 + Sincronización 20 Semáforos n Aternativa a wait/notify n Disponibe a partir de Java 1.5 n java.uti.concurrent.semaphore n acquire() funciona de manera simiar a wait() n reease() funciona de manera simiar a notify() n E semáforo puede permitir más de un acceso (permits) n acquire/reease pueden adquirir/iberar varios permits.

21 + Ejercicio 21 n Ejecutar as distintas opciones de os ejempos de PingPong n Sin sincronización n Con y sin prioridades de hios n Con sincronización (wait y notify) n De a case, de objeto o de un atributo n Con sincronización (Semaphore)

22 + Java Threads Hios Sincronización Ejercicios FAQ 22

23 + Ejercicio 23 Ping Pong Modificar e código de a case PingPong para obtener a siguiente saida: PpPpPpPpPp Se necesitará hacer uso de synchronized, wait y notify Cuidado con e interboqueo y a eección de testigo O, aternativamente, se puede hacer uso de Semaphore

24 + Ejercicio 24 Carrera 4x100 Impementar una carrera por reevos: Tenemos 4 Atetas dispuestos a correr Tenemos una case principa Carrera Tenemos un objeto estático testigo Todos os atetas empiezan parados, uno comienza a correr (tarda entre 9 y 11s) y a terminar su carrera pasa e testigo a otro que comienza a correr, y así sucesivamente Pistas: - Thread.seep y Math.random para simuar a carrera - synchronized, wait y notify para e paso de testigo - O utizar un Semaphore como testigo - System.currentTimeMiis o Caendar para ver tiempos

25 + Ejercicio 25 Carrera 100m isos Impementar una carrera de 100m isos: Tenemos 8 Atetas dispuestos a correr Cada uno tiene un atributo dorsa Tenemos una case principa Carrera Indica e pistoetazo de saida y e resutado de a carrera Todos os Atetas comienzan pero se quedan parados esperando e pistoetazo de saida Luego comienzan a correr (tardan entre 9 y 11s) A egar a meta notifican a a carrera su dorsa y terminan La Carrera escribe preparados y espera 1s, uego escribe istos y espera 1s, finamente escribe ya! y notifica a os hios de os Atetas Cada vez que un ateta e notifica su dorsa, escribe por pantaa: dorsa+ tarda +System.currentTimeMiis()

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