PDF de programación - Cena de filosofos y sincronizacion java

Cena de filosofos y sincronizacion java

Programación concurrente y Distribuída

Curso 2011-12

Miguel Telleria, Laura Barros, J.M. Drake

telleriam AT unican.es

Computadores y Tiempo Real

http://www.ctr.unican.es

Computadores y Tiempo Real
Universidad de Cantabria

Programación concurrente y distribuída

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Objetivos

● Presentaros la aplicación de “filósofos chinos” con UML

● Practicar lo visto en sincronismo de java

● Prepararos para la practica 2 que es muy similar

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● Presentación de los filósofos chinos

Contenido

● Especificación UML

● Paralelización

● Sincronización de espera

● Sincronización bloqueante

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Presentación de los filósofos chinos

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Los filósofos chinos

● 4 filósofos

● Rojo, azul, amarillo, verde

● 4 palillos

● 1 entre cada 2 filósofos

● Gestor de sillas:

● Numero de sillas configurable

● Ciclo de cada filosofo:

– Pensando
– esperando silla
– esperando palillo derecho
– esperando palillo izquierdo
– comiendo

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Vamos a verla funcionar

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Especificación UML

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Diagrama de clases

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● Comedor

Misiones

● Palillo

● Datos globales
● Punto de acceso para el resto

de las clases

● Determina si da una silla o no
● GUI
● Filosofo

● Objetos activos
● Gestor de sillas

● Mantiene la cantidad de sillas

libres

● Modo polling: Devuelve falso

si el palillo está cogido

● Modo espera: Bloquea hasta

que el palillo esté libre

● Prueba secuencial
Instancia el sistema

●

● Crea los threads
● Termina la ejecución

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Filosofo

● Objeto activo con su ciclo de vida
● Decisión de diseño:

● Aunque tiene asociados

los palillos, invoca los
métodos coge() y deja()
a través del comedor

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Comedor

● Da acceso al resto de

elementos

● Elección de diseño:

● La clase Palillo devuelve si el palillo está

libre

● El Gestor de Sillas simplemente informa
es el comedor el que devuelve si sí o si
no.

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Palillo

● “Se deja” coger o no:

● Es decir, es el propio palillo el que

maneja su política de acceso

● El atributo privado palilloTomado es el que

lleva la cuenta de si hay palillo o no

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GestorSillas
● Usado para evitar el bloqueo múltiple
● El cojoSilla() directamenta da el acceso a

la silla

● El atributo privado sillasDisponibles es el

que lleva la cuenta de si hay silla libre
o no.

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Programa principal

● Instancia los threads y espera a que

el tiempo de ejecución se termine.

● Define el numero de sillas
● Define el tiempo de actualización

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Estados del filosofo

● El filósofo pasa de un

estado a otro mediante
el método actualiza().

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Paralerización

(similar a la práctica 1)

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Cambios en el programa principal

● El main() ya no llama a actualiza
● Lo hará el propio thread en su run()

● El main se simplifica a:

● Se crean los filosofos

– Se les arrancan (si no se arrancan ellos sólos)

● Se espera un tiempo de ejecución
● Se ejecuta termina() en ellos

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Cambios en el filósofo

● El actualiza() se llama internamente desde el run()
● Se puede auto-arrancar (si heredamos de Thread)

● Si no nos arranca el que nos crea

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Vamos a ejecutarlo

● ¿Se respeta el número de sillas?

● ¿Se mantiene el acceso exclusivo a los palillos?

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Sincronización de espera

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Identificamos la sincronización

● Que Objetos tenemos que sincronizar
Información compartida concurrentemente
● Y que es posible que entre en incoherencia

●

● Limitación de las secciones críticas

● ¿Lectura?, ¿Escritura?
● Atomicidad

● Ámbito de la sincronización
● Que objetos tienen que esperar
● No sobresincronizar

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Cosas que no hace falta sincronizar

● Variables locales (ej estado)

● Ya que están duplicadas en cada thread

● Acceso concurrente en sólo lectura

● Mientras no haya ningún escritor a la vez claro

● Accesos ya gestionado por una librería o sistema operativo

●

(mientras no importe que se haga en un orden u otro)

● La GUI: SWT mantiene su propio thread para ello
● Dispositivos: discos duro, pantalla...

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Métodos synchronized vs bloque synchronized

● El método synchronized es equivalente a:

● Envolver todo el código del método con

synchronize(this)

● Si la clase está bien diseñada con esto puede bastar
● Nos aseguramos de que “nadie se olvida” sincronizar
● Con que uno se olvidase no se mantiene la exclusión mutua

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Métodos synchronized vs bloque synchronized

● Sin embargo a veces esto no siempre es posible

● La sincronización (duración o ámbito) puede depender de un argumento,

un estado, un instante...
– Si sé que en cierto estado voy a ser el único en acceder a la información

● A veces la sección crítica abarca más de un método

– Ej: test_and_set()

● Buen diseño: poner el mutex lo más profundo posible

● Los objetos llamantes no deberían verlo
● La implementación es quien debería definir el ámbito en función de un

atributo privado
– Si es necesario se pone synchronize(this) en parte del código

● Caso test_and_set(), dar un método sincronizado que englobe los dos.

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¿Es necesario sincronizar en la implementación

secuencial?

● ¿Si?, ¿No?, ¿Por qué?

● Y no vale con que “no hay concurrencia” ya que actualiza no deja de

ser un planificador cíclico...

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¿Es necesario sincronizar en la implementación

secuencial? (respuesta)

● NO es necesario

● Puesto que todas las llamadas a actualiza()

● Se ejecutan de manera atómica
● Dejan las variables en estado coherente

● Podría no ser así

● Ej: que haya un estado (miro si silla libre) y luego otro (cojo silla).

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Solución primera

● Puesto que todos usamos el co