PDF de programación - Programación corrurrente - Java y Servicios Web

Programación concurrente

Java y Servicios Web I

Master en Ingeniería Matemática

Manuel Montenegro

Dpto. Sistemas Informáticos y Computación

Desp. 467 (Mat)

[email protected]

Programación concurrente

● Consiste en la ejecución simultánea de varias

tareas, que pueden interactuar entre sí.
● Paso de mensajes.
● Acceso a memoria compartida.

● Un hilo (thread) es una tarea (conjunto de

instrucciones) que puede ejecutarse en paralelo
con las demás.

● Estos hilos pueden ser todos ejecutados por un sólo

procesador, o distribuidos entre los distintos
procesadores.
● La asignación de hilos a procesadores es realizada por el

sistema operativo.

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Contenidos

● Operaciones con hilos
● Acceso a memoria compartida

● Condiciones de carrera
● Secciones críticas

● Multitarea con Swing

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Creación de hilos

● Para crear un hilo, se deberá crear una clase

que implemente la interfaz Runnable.

public interface Runnable {
void run();
}

● La clase ha de tener un método run(), que

realizará las acciones correspondientes.

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Creación de hilos

● Para definir las acciones que se realizan en un

hilo, se deberá crear una clase que implemente
la interfaz Runnable.

public interface Runnable {
void run();
}

● La clase ha de tener un método run(), que

realizará las acciones correspondientes.

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Ejemplo

public class Enanito implements Runnable {
private String nombre;

public Enanito(String nombre) {
this.nombre = nombre;
}

public void run() {
for (int contador = 1; contador <= 10; contador++) {
System.out.printf("%s cuenta hasta %d\n", nombre, contador);
}
System.out.printf("%s terminó\n", nombre);
}
}

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Creación de hilos

● El método tradicional de creación de hilos
consiste en crear una instancia de la clase
Thread, y pasarle el objeto Runnable
correspondiente mediante su constructor.
● A continuación se debe llamar al método

start() del objeto thread correspondiente
para iniciar su ejecución.

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Ejemplo

public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
String[] nombres = {"Sabio", "Gruñón", "Mudito",
"Dormilón", "Tímido", "Tontín", "Bonachón"};
for (String nomb : nombres) {
Enanito e = new Enanito(nomb);
Thread t = new Thread(e);
t.start();
}
}
}

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Ejemplo

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Creación de hilos

● Desde la versión 5 de Java, no es necesario crear

objetos de la clase Thread directamente.

● Existe un objeto ExecutorService (paquete

java.util.concurrent) que recibe las tareas a
ejecutar (objetos que implementan Runnable) y las
distribuye en distintos hilos.

● Existen varios tipos de ExecutorService

● Implementan distintas políticas de distribución de tareas

en hilos.

● Un ExecutorService no tiene constructor. Se crea

mediante métodos estáticos contenidos en la clase
Executors.

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Ejemplo

public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
String[] nombres = {"Sabio", "Gruñón", "Mudito",
"Dormilón", "Tímido", "Tontín", "Bonachón"};
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
for (String n : nombres) {
Enanito e = new Enanito(n);
exec.execute(e);
}
exec.shutdown();
}
}

No admitir más tareas en el Executor

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Tipos de ExecutorService

● CachedThreadPool

● Genera tantos hilos como considere necesarios.
● Procura reciclar los hilos cuya tarea ha terminado.

● FixedThreadPool

● Crea, al inicio, una cantidad de hilos fija.

● SingleThreadExecutor

● Como un FixedThreadPool, pero con un único hilo.
● Si se envían varias tareas a un

SingleThreadExecutor, se pondrán en cola.

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Dormir un hilo

public class Enanito implements Runnable {
…

public void run() {
for (int contador = 1; contador <= 10; contador++) {
System.out.printf("%s cuenta hasta %d\n", nombre, contador);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("Se ha interrumpido");
}
}
System.out.printf("%s terminó\n", nombre);
}
}

Detener hilo 1 seg.

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Prioridad de hilos

public class Enanito implements Runnable {
…

public void run() {
if (nombre.equals("Acaparadorcito")) {
Thread.currentThread().setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
} else {
Thread.currentThread().setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
}
for (int contador = 1; contador <= 10; contador++) {
System.out.printf("%s cuenta hasta %d\n", nombre, contador);
}
System.out.printf("%s terminó\n", nombre);
}
}

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Prioridad de hilos

public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
String[] nombres = {"Sabio", “Acaparadorcito”, "Gruñón", "Mudito",
"Dormilón", "Tímido", "Tontín", "Bonachón"};
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
for (String n : nombres) {
Enanito e = new Enanito(n);
exec.execute(e);
}
exec.shutdown();
}
}

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Esperar la finalización de un hilo

● El método awaitTermination de

ExecutorService permite detener el hilo que
ejecuta dicho método hasta que los hilos del
servicio ejecutor terminen.

● Recibe como parámetro una cantidad de
tiempo máximo a esperar, cuya unidad de
medida es el segundo parámetro.

● Lanza una excepción InterruptedException si

el la espera se interrumpe externamente.

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Esperar la finalización de un hilo

public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
String[] nombres = {"Sabio", "Gruñón", "Mudito",
"Dormilón", "Tímido", "Tontín", "Bonachón"};
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
for (String n : nombres) {
Enanito e = new Enanito(n);
exec.execute(e);
}
exec.shutdown();

try {
exec.awaitTermination(100, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("Los siete enanitos han terminado");
} catch(InterruptedException e) {
System.out.println("Se interrumpió");
}
}
}

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Contenidos

● Operaciones con hilos
● Acceso a memoria compartida

● Condiciones de carrera
● Secciones críticas

● Multitarea con Swing

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Acceso a memoria compartida

● Supongamos que ahora los hilos manipulan

una zona de memoria común.

public class Contador {
private int valor;

public Contador() { valor = 0; }

public void incrementar() { valor++; }

public int getValor() { return valor; }

}

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Acceso a memoria compartida

public class Enanito implements Runnable {
private String nombre;
private Contador contador;

public Enanito(String nombre, Contador contador) {
this.nombre = nombre;
this.contador = contador;
}

public void run() {
for (int i = 0; i < 1000; i++)
contador.incrementar();
}
}

Cada enanito incrementa el

contador 1000 veces

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Acceso a memoria compartida

public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
String[] nombres = {"Sabio", "Gruñón", "Mudito",
"Dormilón", "Tímido", "Tontín", "Bonachón"};
Contador c = new Contador();
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
for (String n : nombres) {
Enanito e = new Enanito(n, c);
exec.execute(e);
}
exec.shutdown();
try {
exec.awaitTermination(100, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("Los siete enanitos han terminado");
} catch(InterruptedException e) {
System.out.println("Se interrumpió");
}
System.out.printf("El valor final del contador es: %d\n", c.getValor());
}
}

el mismo contador

Todos los enanitos incrementan

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Acceso a memoria compartida

● El valor final del contador debería ser 7000.
● Sin embargo:

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Condiciones de carrera

contador = 0

T2

T1

…
…
contador++
…
…

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Condiciones de carrera

contador = 0

T2

T1

…
…
LOAD contador
ADD 1
STORE contador
…
…

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Condiciones de carrera

contador = 0

T2

Registro = 0

T1

…
…
LOAD contador
ADD 1
STORE contador
…
…

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Condiciones de carrera

contador = 0

T2

Registro = 1

T1

…
…
LOAD contador
ADD 1
STORE contador
…
…

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Condiciones de carrera

contador = 1

T2

Registro = 1

T1

…
…
LOAD contador
ADD 1
STORE contador
…
…

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Condiciones de carrera

contador = 1

T2

Registro = 1

T1

…
…
LOAD contador
ADD 1
STORE contador
…
…

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Condiciones de carrera

cont