informatica iii escuela de ingenieria electronica departamento de sistemas e informatica
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INFORMATICA III
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRONICA
DEPARTAMENTO DE SISTEMAS E INFORMATICA
• CONCURRENCIA
• THREADS– CONCEPTOS BÁSICOS– SINCRONIZACIÓN – PRIORIZACIÓN– GRUPOS DE THREADS
Ing. E. D'Agostino INFORMATICA III - 2003 3
Concurrencia
En el mundo real pasan muchas cosas a la vezEn la modelizacion de software también pueden
ocurrir muchas cosas concurrentemente:Con varias computadoras se pueden ejecutar múltiples
programasCon una sola computadora se pueden simular la
ejecución paralela de varias actividadesmúltiples hilos de ejecución comparten el uso de un procesador
Ing. E. D'Agostino INFORMATICA III - 2003 4
THREAD / HILO
Un programa
Un thread
Un thread es un flujo de control secuencialen un programa.
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MULTIPLES THREADS
Un programa
dos threads
Ing. E. D'Agostino INFORMATICA III - 2003 6
Java soporta la ejecución paralela de varios threads (hilos)múltiples threads ejecutándose en una máquina
pueden compartir recursos (memoria)múltiples threads ejecutándose en varias
máquinas necesitan capacidades de comunicación
Concurrencia
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Manejo de la Concurrencia
• Dos formas de implementación:
• Ejecución de un hilo hasta que termine o se autobloquee (actividades de E/S) (deja el control)
• Ejecución de un hilo hasta que termine, se autobloquee o le saquen el control (cantidad de tiempo)(es desalojado)
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Sirven para aislar tareas
Java.lang.Thread
THREAD
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La concurrencia es natural en OOAda y Simula 67 ya soportaban concurrenciaJava es único entre los lenguajes de propósitos
generales que pone primitivas de concurrencia a disposición del programador
Programación concurrente OO
Ing. E. D'Agostino INFORMATICA III - 2003 10
Aplicaciones concurrentes
Descargas de grandes archivos de la WWW
Construcción de interfases gráficas
Recolección de basura de Java (garbage colector)
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Inicio de la ejecución de un hilo
Se invoca al método start. Este crea los recursos necesarios del sistema para ejecutar el thread, y llama al método run del thread.
El invocador se ejecuta en paralelo con el thread
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Estados de hilos: ciclo de vidanacido
listo
ejecución
muerto
dormido suspendidoen espera bloqueado
Solicitud E/S
Completar E/S
Expìra el tiempo
Termina quantum
Asignar procesador
Invocación de métodos
Invocación de un método
Invocación de un método
Cumplio condición
ejecutable
parado
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Sincronización
•Pueden operar en forma independiente. Cada uno tiene todos los datos y métodos que necesita.
•Comparten datos y deben considerar el estado y las actividades de otros threads.
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PRODUCTOR - CONSUMIDOR
• Problema tipo que ejemplifica la necesidad de sincronización
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Escenarios productor /consumidorUn thread escribe datos en un archivoOtro thread lee datos del archivo
Comparten recursos debo sincronizarlos
Sincronización
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Sincronización
Thread
bloquea
Thread
•Solo un thread por vez puede acceder a un objeto
Ing. E. D'Agostino INFORMATICA III - 2003 17
Sincronización de hilos
• Java usa monitores para la sincronización de hilos.
• Todo objeto con métodos “synchronized” es un monitor.
• El monitor sólo permite a un hilo por vez ejecutar un método “synchronized” sobre el objeto.
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Métodos sincronizados
• Los métodos que tengan que acceder al mismo objeto, se deben declarar “synchronized” para lograr el bloqueo.
• La ejecución de dos métodos sincronizados es mutuamente excluyente.
Ing. E. D'Agostino INFORMATICA III - 2003 19
class Account {
private double balance
public Account ( double inicial) {
balance=inicial; }
public synchronized double getBalance{
return balance; }
public synchronized void deposito (double amount) { balance += amount; }}
Métodos sincronizados
Ing. E. D'Agostino INFORMATICA III - 2003 20
Métodos sincronizados
Métodos sincronizados
Instancia(bloquean objetos)
Clase(bloquean clases)
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Creacion de threads
Crear un thread Configurarlo : nombre, prioridad,etc.Ejecutarlo :
invocar el método start, éste invoca al método runcuando run devuelve el control el thread ha
terminado.
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Un thread se puede crear:extendiendo una clase de Threadimplementando la interface Runnable
Creacion de threads
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Prioridades De Los threads
• La prioridad de un thread lo afecta cuando se está ejecutando en relación a otros threads.
• Ejecución de múltiples threads
• scheduling
• algoritmo de scheduling de prioridad fija
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Prioridades de los Threads
• Todo thread en Java tiene una prioridad en el intervalo :• Thread.MIN_PRIORITY (constante que vale 1)• Thread.MAX_PRIORITY (constante que vale 10)
• Thread.NORM_PRIORITY (constante que vale 5)
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Planificación de threads
• Mantener un hilo de máxima prioridad ejecutándose en todo momento, de acuerdo a la forma en que maneje la concurrencia.
• La aparición de hilos de alta prioridad puede posponer indefinidamente la ejecución de hilos de prioridades bajas
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• Un hilo puede llamar al método yield para dar oportunidad a otros hilos de su misma prioridad a ejecutarse, esto se usa siempre que el manejo de la concurrencia no este basada en quantum.
Planificación de threads
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• Un hilo se ejecuta hasta que ocurre alguna de las situaciones siguientes:• muere.• se bloquea para entrada/salida.• invoca a sleep.• invoca a yield.• es desalojado por un hilo de mayor prioridad.• hasta que expira su quantum.
Planificación de threads
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• Un hilo con prioridad más alta que el que se está ejecutando, puede desalojar a éste si:• si invoca a resume.• si se acaba el período de sleep.• si se completa la E/S por la cual se bloqueo.• si se invoca notify o notifyAll para un hilo que
había invocado wait.
Planificación de threads
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Ejemplo:
Sincronización de hilos
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Interface Runnable
• Otra forma de crear un thread es implementando la interface runnable, que nos provee el metodo run, para implementarlo en el thread.
Ing. E. D'Agostino INFORMATICA III - 2003 31
Ejemplo:
Interface Runnable
Ing. E. D'Agostino INFORMATICA III - 2003 32
Grupos de hilos
Permite identificar varios hilos como pertenecientes a un grupo de hilos.
La clase ThreadGroup contiene los métodos necesarios para crear y manipular grupos de hilos.
El grupo tiene un nombre único.Los grupos se pueden tratar colectivamente.
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