Java_Threads (4)

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Java threads 4
Java threads (4)
Primitive di sincronizzazione
il package java.util.concurrent
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Motivazioni
• Nasce dall’osservazione, che java,
nonostante prevedesse dei meccanismi
per la programmazione concorrente sin
dalla nascita, da allora non ha fatto
significativi passi in avanti in questo
campo
• I meccanismi che mette a disposizione
sono piuttosto primitivi e rigidi; necessità di
astrazione
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J2SE 6.0 e la Programmazione
Concorrente
• Package di principale interesse
– java.util.concurrent
•
framework per la scrittura di codice concorrente
– java.util.concurrent.locks
•
framework con gli usuali strumenti a supporto dei problemi di
competizione e cooperazione
– java.util.concurrent.atomic
•
classi wrapper che offrono operazioni atomiche grazie ad
istruzioni del tipo TestAndSet, qui chiamate CompareAndSet
(CAS), aggiunte al supporto della JVM
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I Lock:
java.util.concurrent.locks.Lock
Method Summary
void lock() Acquires the lock.
void lockInterruptibly() Acquires the lock unless the
current thread is interrupted.
Condition newCondition() Returns a new Condition instance
that is bound to this Lock instance.
boolean tryLock() Acquires the lock only if it is free at the
time of invocation.
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) Acquires the lock if
it is free within the given waiting time and the current
thread has not been interrupted.
void unlock() Releases the lock.
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Le Variabili Condizione:
java.util.concurrent.locks.Condit
Method Summary
ion
void await() Causes the current thread to wait until it is
signalled or interrupted.
boolean await(long time, TimeUnit unit) Causes the current
thread to wait until it is signalled or interrupted, or the
specified waiting time elapses.
long awaitNanos(long nanosTimeout) …
void awaitUninterruptibly() Causes the current thread to wait
until it is signalled.
boolean awaitUntil(Date deadline) ….
void signal() Wakes up one waiting thread.
void signalAll() Wakes up all waiting threads.
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Implementazioni di Lock e Condition
• java.util.concurrent.locks.Lock e
java.util.concurrent.locks.Condition
sono interfacce
• java.util.concurrent.locks.ReentrantLo
ck è una implementazione di lock rientranti
– lo stesso thread può invocare più lock() senza
bloccarsi
• con il metodo factory Lock.newCondition()
si ottiene una implementazione anonima
delle variabili condizione
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Utilizzo degli oggetti Lock
Lock l = una implementazione di Lock;
l.lock();
try {
regione critica sulla risorsa condivisa
}
finally {
l.unlock();
}
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I Semafori:
java.util.concurrent.Semaphore
Constructor Summary
Semaphore(int permits) Creates a Semaphore with the given number of
permits and nonfair fairness setting.
Method Summary
void acquire(int permits) Acquires the given number of permits from this
semaphore, blocking until all are available, or the thread is interrupted.
int availablePermits() Returns the current number of permits available
void release(int permits) Releases the given number of permits, …
boolean tryAcquire(int permits) Acquires the given number of permits from
this semaphore, only if all are available at the time of invocation.
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Buffer Circolare (1)
• Implementiamo un buffer circolare di
dimensione finita adatto ad essere
utilizzato da molteplici thread
• N.B. la classe ArrayBlockingQueue
fornisce le medesime funzionalità
• Utilizziamo
– Lock
– Variabili Condizione
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Buffer Circolare (2)
import java.util.concurrent.locks.*;
public class BufferCircolare {
// attributi dell'oggetto
private int buffer[];
private int first;
private int last;
private int numberInBuffer;
private Lock lock = new ReentrantLock();
private final Condition notFull =
lock.newCondition();
private final Condition notEmpty =
lock.newCondition();
...
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Buffer Circolare (3)
//…
public BufferCircolare(int length){
this.buffer = new int[length];
this.first = 0;
this.last = 0;
this.numberInBuffer = 0;
} //…
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Buffer Circolare (4)
//…
public void put(int item)
throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (numberInBuffer == size)
notFull.await();
last = (last + 1) % size;
numberInBuffer++;
buffer[last] = item;
notEmpty.signal();
} finally {
lock.unlock();
}
}
//…
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Buffer Circolare (5)
}
}
//…
public int get()
throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (numberInBuffer == 0)
notEmpty.await();
first = (first + 1) % size ;
numberInBuffer--;
notFull.signal();
return buffer[first];
} finally {
lock.unlock();
}
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Il Barbiere che dorme
1. In un negozio c’è un solo barbiere,
una sedia da barbiere e n sedie per
l’attesa.
2. Quando non ci sono clienti, il
barbiere dorme sulla sedia.
3. Quando arriva un cliente, questo
sveglia il barbiere se sta dormendo.
4. Se la sedia è libera e ci sono clienti,
il barbiere fa sedere un cliente e lo
serve.
5. Se un cliente arriva e il barbiere sta
già servendo un cliente, si siede su
una sedia di attesa se ce ne sono di
libere, altrimenti se ne va.
• Problema: programmare il barbiere
e i clienti filosofi in modo da
garantire assenza di deadlock
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Il Barbiere che dorme: una soluzione
Tre semafori:
• customers: blocca il barbiere in attesa dei clienti
(contati da una variabile waiting),
• barbers: blocca i clienti in attesa del barbiere,
• mutex: per mutua esclusione.
• Il barbiere esegue una procedura che lo blocca
se non ci sono clienti; quando si sveglia, serve
un cliente e ripete.
• Ogni cliente prima di entrare nel negozio
controlla se ci sono sedie libere; altrimenti se ne
va.
• Un cliente, quando entra nel negozio, sveglia il
barbiere se sta dormendo.
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