Java Thread

5/27/2018 Java Thread

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Java Threads

Sistemas DistribuidosRodrigo Santamara


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+Java Threads

Hilos Sincronizacin Ejercicios FAQ

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+Hilos

! Un hilo (Thread) es un proceso en ejecucin dentro de unprograma

java

main

return

Thread tt.start()

run()

finalizacin

! Puede haber varios hilos enejecucin simultnea

! Los hilos implementan prioridad ymecanismos de sincronizacin

! La finalizacin depende del hilo(Thread.suspend,stopestn

depreciados)

! Cualquier clase se puede hacer hilo

! extends Thread

! implements Runnable

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publiccl ssPingPong extendsThread{priv teString word;publicPingPong(String s) {word=s;}publicvoidrun(){for(inti=0;i


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+Hilos

" No hay control por defecto del orden de ejecucin de los hilos" En el ejemplo anterior de dos hilos jugando al ping pong, tenemos

una ejecucin como esta:

" ppppppppPPPPPPPPppppppPPPPPP" Podemos controlar la ejecucin mediante prioridades con

setPriority()

" P. ej., si damos a tP prioridad mxima (Thread.MAX_PRIORITY) ya tp prioridad mnima, tendremos (aunque no asegurado)

" PPPPPPPPPPPPPPpppppppppppppp" Sin embargo, la prioridad no nos permite un control fino de la

ejecucin, ni nos asegura un orden concreto

" Necesidad de mecanismos de sincronizacin

Prioridades

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+Hilos

" Se puede interrumpir la ejecucin de un hilo temporalmente" Thread.sleep(long millis)" til para simular tiempos de procesamiento o timeouts

" La suspensin indefinida (Thread.suspend) y la finalizacin(Tread.stop) estn en desuso (deprecated)

" La parada indefinida o terminante de un hilo slo debe estarcontrolada por dicho hilo

Suspensin

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+Sincronizacin

! Los hilos se comunican generalmente a travs de campos ylos objetos que tienen esos campos

! Es una forma de comunicacin eficiente

! Pero puede plantear errores de interferencias entre hilos

! La sincronizacin es la herramienta para evitar este tipo deproblemas, definiendo rdenes estrictos de ejecucin

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+Sincronizacin

cl ssCounter{priv teintc= 0;publicvoidincrement() { c++; }publicvoiddecrement() { c--; }publicintvalue() { returnc; }}

Dos hilos A y B pueden estropearlo!:

Hilo A: recuperar c (0)Hilo B: recuperar c (0)

Hilo A: incrementar c (1)

Hilo B: decrementar c (-1)

Hilo A: almacenar c (1)

Hilo B: almacenar c (-1)

Interferencia entre hilos

c++ est compuesto de:1. Obtener el valor de c2.Incrementar c en 13.Almacenar el valor de c

c-- est compuesto de:1. Obtener el valor de c2.Decrementar c en 13.Almacenar el valor de c

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+Sincronizacin

" Evita que dos invocaciones de mtodos sincronizados delmismo objeto se mezclen.

" Cuando un hilo ejecuta un mtodo sincronizado de un objeto,todos los hilos que invoquen mtodos sincronizados del objeto sebloquearn hasta que el primer hilo termine con el objeto.

"Al terminar un mtodo sincronizado, se garantiza que todoslos hilos vern los cambios realizados sobre el objeto.

Efectos

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+Sincronizacin

" Cuando un hilo invoca un mtodo sincronizado, adquiere elbloqueo intrnsecodel objeto correspondiente.

" Si invoca un mtodo esttico sincronizado, adquiere elbloqueo intrnseco de la clase, independiente de los de susobjetos

Bloqueo intrnseco

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+SincronizacinSincronizacin de mtodos

cl ssCounter{priv teintc= 0;public synchronizedvoidincrement() { c++; }public synchronizedvoiddecrement() { c--; }publicintvalue() { returnc; }}

" Los mtodos sincronizados se identifican mediante la palabraclave synchronized

" Cualquier hilo que acceda a un mtodo sincronizado de unobjeto deber obtener su bloqueo intrnseco de dicho objeto

" Cualquier hilo que acceda a un mtodo estticosincronizado deun objeto deber obtener el bloqueo intrnseco de su clase

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+SincronizacinEjemplo

Hilo 1

Hilo 2Hilo 3

objeto

mtodos...

...mtodos

mtodosincronizado2

mtodo

sincronizado1

bloqueo

intrnsecodel objeto

tiempo

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+Sincronizacin

! En vez de sincronizar todo un mtodo podemos sincronizaruna porcin de cdigo

! Debemos asociar un atributo u objeto sobre el que se

requiere el bloqueo intrnseco

Sincronizacin de cdigo

publicvoidaddName(String name){synchronized(this)

{lastName = name;

nameCount++;}

nameList.add(name);}

Sincronizamos esta porcin de cdigomediante el bloqueo intrnseco de estemismo objeto (this)

Mientras un hilo est ejecutando estetrozo de cdigo, cualquier hilo queintente acceder a un trozo de cdigosincronizado asociado a este objeto, o aun mtodo sincronizado de este objeto,se bloquear

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+Sincronizacin

" Es un grado ms fino desincronizacin

" Sincronizacin de porciones de

mtodos" Sincronizacin entorno a otros

objetos que no sean el objetopropietario del mtodo o su clase

" El objeto sobre el que sesincroniza suele llamarse testigo

" Si el testigo es un atributoesttico, se bloquea su clase

Sincronizacin de cdigo

publiccl ssMsLunch{priv telongc1= 0;priv telongc2= 0;priv teObject lock1= newObject();priv teObject lock2= newObject();publicvoidinc1()

{synchronized(lock1) { c1++; }}

publicvoidinc2(){synchronized(lock2) { c2++; }}

}

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+Sincronizacin

! Espera ocupada:un proceso espera por un recurso, pero laespera consume CPU! while(!recurso) ;!

Se soluciona con el uso dewait()

! Interbloqueo(deadlock): varios procesos compiten porlos mismos recursos pero ninguno los consigue

! Inanicin: un proceso nunca obtiene los recursos que

solicita, aunque no est interbloqueado

! Autobloqueo: un proceso espera por recursos que ya posee! Solucionado en el ncleo de Java mediante el concepto de

sincronizacin reentrante

Problemas

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+Sincronizacin

" objeto.wait() suspende la ejecucin de un hilo hasta que serecibe una notificacin del objeto sobre el que espera

" Solucin para espera ocupada

" El proceso que espera debe tener el bloqueo intrnseco delobjeto que invoca a wait()

" Si no, da un error (IllegalMonitorStateException)" Una vez invocado, el proceso suspende su ejecucin y libera el

bloqueo

" wait(int time) espera slo durante un tiempo

" objeto.notify()/objeto.notifyAll() informan a uno/todos losprocesos esperando por el objeto que lo invoca de quepueden continuar

wait y notify

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+Sincronizacinpubliccl ssSynchronizedPingPong extendsThread{priv teString word;publicSynchronizedPingPong(String s) {word=s;}publicvoidrun(){synchronized(getClass()){for(inti=0;i


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+Sincronizacin

Sincronizacin Obtiene bloqueo sobre

synchronized metodo Objeto que contiene el mtodo

static synchronized metodo Clase que contiene el mtodo

synchronized(objeto) objeto

synchronized(objeto.getClass()) Clase instanciada por el objeto

synchronized(objetoEsttico) Clase instanciada por el objeto

Espera Requiere bloqueo sobre

objeto.wait() objeto

objeto.getClass().wait() Clase instanciada por el objeto

objetoEsttico.wait() Clase instanciada por el objeto

Bloqueos intrnsecos: resumen

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+Sincronizacin

"Alternativa a wait/notify" Disponible a partir de Java 1.5

"java.util.concurrent.Semaphore" acquire() funciona de manera similar a wait()" release() funciona de manera similar a notify()" El semforo puede permitir ms de un acceso (permits)" acquire/release pueden adquirir/liberar varios permits.

Semforos

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+SincronizacinDepuracin de interbloqueos

importjava.lang.management.*;...ThreadMXBean tmx= ManagementFactory.getThreadMXBean();long[] ids= tmx.findDeadlockedThreads();if(ids != null)

{ThreadInfo[] infos = tmx.getThreadInfo(ids, true, true);System.out.println("The following threads are deadlocked:");

for(ThreadInfo ti : infos)

System.out.println(ti);}

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+Ejercicio

" Ejecutar las distintas opciones de los ejemplos de PingPong" Sin sincronizacin" Con y sin prioridades de hilos

" Con sincronizacin (wait y notify)" De la clase, del objeto o de un atributo

" Con sincronizacin (Semaphore)

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+Java Threads


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+Ejercicio

! Modificar el cdigo de la clase PingPong vista comoejemplo en las primeras diapositivas, para obtener lasiguiente salida: PpPpPpPpPp

! Se necesitar hacer uso de synchronized,waity notify! Cuidado con el interbloqueo y la eleccin del testigo

Ping Pong

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+Ejercicio

! Implementar una carrera por relevos:! Tenemos 4 Atletasdispuestos a correr

! Tenemos una clase principal Carrera! Tenemos un objeto esttico testigo! Todos los atletas empiezan parados, uno comienza a correr

(tarda entre 9 y 11s) y al terminar su carrera pasa el testigo aotro que comienza a correr, y as sucesivamente

! Pistas:

- Thread.sleepy Math.randompara simular la carrera- synchronized,waity notifypara el paso del testigo- O utlizar un Semaphorecomo testigo

- System.currentTimeMilliso Calendarpara vertiempos

Carrera 4x100

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+Ejercicio

! Implementar una carrera de 100m lisos:! Tenemos 8 Atletasdispuestos a correr

! Cada uno tiene un atributo dorsal! Tenemos una clase principal Carrera

! Indica el pistoletazo de salida y el resultado de la carrera! Todos los Atletascomienzan pero se quedan parados

esperando el pistoletazo de salida

! Luego comienzan a correr (tardan entre 9 y 11s)

! Al llegar a meta notifican a la carrera su dorsal y terminan! La Carrera escribe preparadosy espera 1s, luego escribe

listosy espera 1s, finalmente escribe ya!y notifica a loshilos de los Atletas

! Cada vez que un atleta le notifica su dorsal, escribe por

pantalla: dorsal+ tarda +System.currentTimeMillis()

Carrera 100m lisos

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