Sistemas Distribuídos Aula 05 – Programação Multithread/Paralela

Apresentação em tema: "Sistemas Distribuídos Aula 05 – Programação Multithread/Paralela"— Transcrição da apresentação:

1 Sistemas Distribuídos Aula 05 – Programação Multithread/Paralela
Prof. Hélio de Sousa Lima Filho

2 Referencial Bibliográfico
Coulouris, George; Dollimore, Jean e Kindberg, Tim. Sistemas Distribuídos: conceitos e projeto. Ribeiro, Uirá. Sistemas Distribuídos, Desenvolvendo aplicações de Alta Performance no Linux. Sistemas Distribuídos

3 Sistemas Distribuídos
Sincronização public class ContaBancaria { public void depositar(double valor) { double aux; aux = getSaldo(); aux = aux +valor; setSaldo(aux); } public void sacar(double valor) { aux = aux - valor; Sistemas Distribuídos

4 Sistemas Distribuídos
Sincronização Se duas threads chamarem depositar(100); Thread1 Thread2 Saldo aux = getSaldo(); //aux = 100 100 aux = aux +valor; //aux = 200 setSaldo(aux); 200 Sistemas Distribuídos

5 Sistemas Distribuídos
Sincronização Como criar seções críticas? Por meio da palavra synchronized. public class ContaBancaria { . . . public synchronized void depositar(double valor) { setSaldo(getSaldo()+valor); } public synchronized void sacar(double valor) { Sistemas Distribuídos

6 Sistemas Distribuídos
Sincronização Todo objeto em Java possui um lock: informa se o objeto foi ou não “travado” por alguma thread Seja a chamada p.m(): (m é synchronized) Antes executar m, thread deve adquirir lock de p (i.e., travar p). Se p já estiver travado, thread espera até ser destravado. Quando thread terminar execução de m, ela libera o lock de p Durante execução de m, thread pode chamar outros métodos synchronized desse objeto (sem esperar) Sistemas Distribuídos

7 Sistemas Distribuídos
Sincronização Como colocar uma thread para dormir: por meio de wait() Chamado por thread de posse do lock de um objeto p Libera-se o lock deste objeto Execução desta thread é suspensa até uma execução de notify() ou notifyAll() sobre p Ao ser “acordada”, thread volta a disputar o lock de p. Execução reinicia na linha seguinte ao wait() Sistemas Distribuídos

8 Sistemas Distribuídos
Sincronização Como “acordar” uma thread? notify() ou notifyAll() notify(): chamado por thread de posse do lock de um objeto p Acorda (arbitrariamente) uma das threads que estejam “dormindo” sobre este objeto Thread acordada volta a disputar lock de p notifyAll(): acorda todas as threads que estejam dormindo sobre um determinado objeto. Sistemas Distribuídos

9 Sistemas Distribuídos
Sincronização Todo objeto em Java possui dois conjuntos: Conjunto de entrada: threads que estão bloqueadas, disputando o lock desse objeto (i.e., chamaram um método sincronizado, mas não iniciaram a execução do mesmo) Conjunto de espera: threads cuja execução está suspensa Sistemas Distribuídos

10 Sistemas Distribuídos
Sincronização Operações: wait(): move a thread corrente para o conjunto de espera do objeto sobre o qual a operação foi chamada. notify(): move uma thread arbitrária do conjunto de espera para o conjunto de entrada notifyAll(): move todas as threads do conjunto de espera para o conjunto de entrada Quando uma thread libera o lock de um objeto, uma thread arbitrária do conjunto de entrada é desbloqueada Sistemas Distribuídos

11 Produtor/Consumidor Java
public class Produtor extends Thread { private Buffer buf; private int numero; public Produtor(Buffer buf, int numero) { this.buf= buf; this.numero = numero; } public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { // armazena 10 valores no buffer buf.put(i); System.out.println("Produtor #" + numero + " put: “+ i); try { sleep((int)(Math.random() * 100)); } catch (InterruptedException e) { } Sistemas Distribuídos

12 Produtor/Consumidor Java
public class Consumidor extends Thread { private Buffer buf; private int numero; public Consumidor(Buffer buf, int numero) { this.buf= buf; this.numero = numero; } public void run() { // retira 10 valores do buffer int x; for (int i = 0; i < 10; i++) { x = buf.get(); System.out.println("Consumidor #"+ numero + " get: " + x); Sistemas Distribuídos

13 Produtor/Consumidor Java
Suponha um buffer com capacidade para apenas um inteiro e métodos get() e put(): No método get(), ao sair do wait, thread deve voltar a testar se buffer está vazio. Pode ser que outro consumidor tenha obtido o lock do objeto na frente e esvaziado o buffer. Se isso tiver acontecido, thread volta a dormir No método put(), ao sair do wait, thread deve voltar a testar se buffer está cheio. Pode ser que outro produtor tenha obtido o lock do objeto na frente e ocupado o buffer. public class Buffer { private int valor; private boolean cheio = false; public synchronized int get() { while (!cheio) { try { wait(); } catch (InterruptedException e) { } } cheio= false; notifyAll(); return valor; public synchronized void put(int valor) { while (cheio) { this.valor= valor; cheio= true; notifyAll(); Sistemas Distribuídos

14 Sistemas Distribuídos
Leitores e Escritores Assuma que threads leitoras e escritoras compartilham um objeto de uma classe BD, a qual possui um atributo inteiro x e dois métodos: read (retorna o valor de x) e write (incrementa o valor de x). A solução proposta deve permitir leituras concorrentes. Sistemas Distribuídos

15 Sistemas Distribuídos
Leitores e Escritores class BD { private int x; private int nr= 0; private synchronized void startRead() { nr++; } public synchronized void endRead() { nr--; if (nr==0) notify(); } public int read() { int t; startRead(); t= x; endRead(); return t; } public synchronized void write() { while (nr > 0) wait(); x++; notify(); Sistemas Distribuídos

16 Sistemas Distribuídos
Leitores e Escritores Se um escritor ativo: leitor é bloqueado no startRead() Se existe leitor ativo: novos leitores conseguem ler; novo escritor fica bloqueado no while notify de endRead: desbloquear escritores notify de write; desbloquear outros escritores Sistemas Distribuídos

17 Sistemas Distribuídos
Comando synchronized Permite adquirir o lock de qualquer objeto (por uma duração inferior à execução completa de um método) Exemplo: void abs (int [] v) { synchronized (v) { // garante que v é acessado //em uma seção crítica for (int i= 0; i < v.lenghth; i++) if (v[i] < 0) v[i]= -v[i]; } Sistemas Distribuídos