PDF de programación - 11 Threads - Curso De Java

Lenguaje de Programación JAVA – 2º IINF y 2º ITIG

Lenguaje JAVA

11. Threads

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11. Threads
La máquina virtual Java implementa un entorno que permite
a varias secuencias de instrucciones ejecutarse al mismo
tiempo. Estas secuencias se llaman threads.
La capacidad de tener varios threads o hilos de ejecución
ejecutándose simultáneamente se llama concurrencia.

David Contreras Bárcena

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David Contreras Bárcena - ETSI

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11. Threads - Concurrencia
Los threads no se ejecutan verdaderamente al mismo
tiempo. En realidad, el interpretador Java ejecuta los threads
uno tras otro (restricción impuesta por todo sistema
monoprocesador). Esto responde a la política empleada por
el planificador del Sistema Operativo.

Thread
Thread

A
A

Ejecución...
Ejecución...

Thread
Thread

B
B

Espera del
Espera del
procesador
procesador

Espera del
Espera del
procesador
procesador

Ejecución...
Ejecución...

Ejecución...
Ejecución...

Espera del
Espera del
procesador
procesador

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tiempo

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11. Threads - Ciclo de vida

Definición

new Thread()

Bloqueado

sleep()
wait()

notify()

Muerto

stop()

sleep()
wait()

start()

Ejecutable

yield()

En curso

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11. Threads - Ciclo de vida
Definición: El thread se acaba de crear; todavía no está bajo el
planificador (scheduler).
Ejecutable: El thread está listo para ser ejecutado; se halla en la cola
del planificador del sistema operativo.
En ejecución: El thread está en ejecución hasta que sea sustituido por
otro proceso (p.e., por un algoritmmo de planificación Round Robin) o
hasta que finaliza.
Bloqueado: El thread espera un evento que le permita volver a la cola
del planificador.
Muerto: El thread deja de existir.

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11. Threads - Planificador
El planificador es el encargado de enviar al procesador los
threads según una política de prioridades.
Todos los procesos que llegan al planificador, forman parte
de una cola. El orden dentro de ésta viene dado por su
prioridad y por su instante de llegada.
En caso de tener dos procesos de igual prioridad en la cola,
ejecutará aquel que llegase primero, y posteriormente para
que el proceso no acapare todo el consumo de CPU, se
establecen políticas de rotamiento de procesos: round-robin.

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11. Threads - Planificador
Cuando el planificador suspensde la ejecución de un thread
y pasa el control a otro:

Cuando un thread de mayor prioridad llega al planificador
Cuando el planificador decide ejecutar otro thread de la misma
prioridad (round-robin).
Cuando se produce una situación crítica (por ejemplo: deadlock) y
decide ejecutar un thread de prioridad inferior

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11. Threads - Estructura
Todo thread debe heredar de la clase Thread.
La lógica a ejecutar por el hilo se implementará dentro del método
public void run().
Al finalizar el método run el thread muere.
Este método se invocará automáticamente al realizar el start() del hilo.

public class Hilo extends Thread
{

super(nombre);

public Hilo(String nombre)
{
}
public void run()
{
}

//Lógica del hilo

}

}

}

public class App
{

public static void main(String args[])
{

Hilo h1 = new Hilo(“hilo1”);
Hilo h2 = new Hilo(“hilo2”);
h1.start();
h2.start();

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11. Threads - Cambios de estado
Definición:

Hilo miHilo = new Hilo( );

Inicio:

miHilo.start( ); (cid:198) implícitamente se invoca el método run().

Muerte:

fin de la secuencia de ejecución del método run( )

Bloqueo de un thread :

Thread.sleep(10000);
miHilo.wait( );
espera de recurso(s)

Desbloqueo de un thread :
período de tiempo terminado
miHilo.notify( ) o miHilo.notifyAll( )
recurso(s) liberado(s)

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11. Threads - Cambios de estado

Hilo miHilo = new Hilo( );

miHilo.start();

miHilo.wait();

miHilo.notify();

Estado
ejecución
Estado
bloqueado

1000 ms

Thread.sleep(1000);

Entra en el método

run() del hilo

Sale del método
run() del hilo

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11. Threads – Finalizar un hilo
Se pueden tener dos tipos de ejecuciones dentro de un hilo:

Secuencial: Se realiza un proceso lineal paralelo al programa
principal. Al ejecutar la última línea de código finaliza el hilo. P.e:
Proceso de impresión en Word.
Iterativo: Se repite el proceso durante toda la ejecución del
programa principal. P.e: Un reloj que se actualiza cada segundo.
Para controlar la finalización del hilo en el segundo caso, se
trabajará con una variable booleana. No se deberá utilizar
el método stop() de la clase
Thread (forma insegura).

public class Hilo extends Thread
{

public void run()
{

while(!fin)
{
}

//Lógica del hilo

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super(nombre);

private boolean fin = false;
public Hilo(String nombre)
{
}
public void finalizar()
{
}

fin = true;

}
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}

11. Threads - Prioridades
Las prioridades se establecen de 1 a 10 a través del método
setPriority(int).
También existen constates definidas en la clase Thread que definen la
prioridad máxima, mínima y normal:

MIN_PRIORITY, NORMAL_PRIORITY y MAX_PRIORITY

La forma de suspender externamente (por el programador) un proceso
de su ejecución es a través de la invocación del método yield().

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11. Threads – Acceso concurrente a métodos
Es una de las dificultades de la utilización de threads.
Cuando más de un thread esta intentando modificar los
mismos datos a la vez, el resultado puede ser inconsistente.

class Ipc
{

int sueldo;
..
void incrementaIPC()
{
sueldo*=1.03;
}

}

}

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11. Threads – Acceso concurrente a métodos
La solución es impedir que dos threads ejecuten
simultáneamente el mismo método.
Esto se consigue gracias al modificador synchronized.

class Ipc
{

int sueldo;
..
synchronized void incrementaIPC()
{
}

sueldo*=1.03;

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11. Threads - Ejemplo

public class Corredor extends Thread
{

public static void main(String e[])
{

Corredor c1= new Corredor(“Corredor A");
Corredor c2= new Corredor("Corredor B");
c1.setPriority( Thread.MIN_PRIORITY );
c2.setPriority( Thread.MAX_PRIORITY);
c1.start();
c2.start();

}
public Corredor (String str)
{
}
public void run()
{

super(str);

for (int i = 0; i < 10; i++)
{

System.out.println(i + " " + this.getName());
try
{
}
catch (InterruptedException e) {}

Thread.sleep((long)(Math.random() * 1000));

}
System.out.println("Terminó! " + this.getName());

}

}

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11. Threads – Interface Runnable
Hasta ahora la forma de trabajar con hilos era heredando de
la clase Thread.
Cuando una clase ya hereda de otra (p.e. JFrame) y se
desea trabajar con hilos de ejecución, la solución es
implementar el interface Runnable.
Runnable no define el comportamiento de un hilo, sino la
capacidad de que una clase implemente el método run.
Paralelamente a esto, se deberá crear una ocurrencia de la
clase Thread, índicando a través del constructor
Thread(Runnable), que el método run de este hilo lo
implementará nuestra clase del tipo Runnable.

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11. Threads – Ejemplo de Runnable

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;
public class TiraDados extends JFrame implements Runnable
{

private volatile JTextField txtAleatorio = new JTextField (1);
private JButton btnIniciar = new JButton ("Lanzar");
private JButton btnDetener = new JButton ("Parar");
private Thread hiloAleatorio;
private boolean fin = false;
public static void main(String s[])
{
}
public TiraDados ()
{

new TiraDados();

this.getContentPane().setLayout(new FlowLayout());
this.getContentPane().add(txtAleatorio);
this.getContentPane().add(btnIniciar);
this.getContentPane().add(btnDetener);
btnDetener.setEnabled(false);

……

Modificador volatile: es aconsejable declarar de esta manera los

objetos manipulados por más de un hilo

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11. Threads – Ejemplo de Runnable

btnIniciar.addActionListener(new ActionListener()
{

public void actionPerformed(ActionEvent e)
{

fin = false;
btnDetener.setEnabled(true);
btnIniciar.setEnabled(false);
hiloAleatorio = new Thread (TiraDados.this);
hiloAleatorio.start();

});
btnDetener.addActionListener(new ActionListener()
{

public void actionPerformed(ActionEvent e)
{

btnDetener.setEnabled(false);
btnIniciar.setEnabled(true);
fin = true;

}

}

});
this.addWindowListener(new WindowAdapter()
{

public void windowClosing(WindowEvent e)
{

fin = true;
TiraDados.this.dispose();
System.exit(0);

}

});

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11. Threads – Ejemplo de Runnable

this.pack();
this.setVisible(true);

}
public void run()
{

while(!fin)
{

try
{

Thread.sleep(1000);
int a = (int) (Math.random()*6) + 1;
txtAleatorio.setText(String.valueOf(a));

}
catch(InterruptedException e)
{
}

}

}

}

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11. Threads – Wait y Notify
Establecen un mecanismo seguro para detener y recuperar
la ejecución del thread.
No se deberá hacer uso de los métodos suspend() o
resume().
Los dos métodos deben ejecutarse en fragmentos de código
synchronized. Esto se puede hac