Concurrencia

1
Concurrencia

• En el mundo real pasan muchas cosas a la vez
• Con varias computadoras se pueden ejecutar
  múltiples programas
• Con una sola computadora se pueden simular la
  ejecución paralela de varias actividades
• múltiples hilos de ejecución comparten el uso de
  un procesador

2
Concurrencia

• Java soporta la ejecución paralela de varios
  threads (hilos)
• múltiples threads ejecutándose en una máquina
  comparten recursos (memoria)
• múltiples threads ejecutándose en varias máquinas
  necesitan capacidades de comunicación

3
Programación concurrente OO

• La concurrencia es natural en OO
• Ada y Simula 67 ya soportaban concurrencia
• Java es único entre los lenguajes de propósitos
  generales que pone primitivas de concurrencia a
  disposición del programador

4
Aplicaciones concurrentes

• Descargas de grandes archivos de la WWW
• Recolección de basura de Java (garbage colector)

5
Creacion de threads

• Crear un thread
• Configurarlo nombre, prioridad,etc.
• Ejecutarlo
• invocar el método start,
• éste invoca al método run
• cuando run devuelve el control el thread ha
  terminado

6
Creacion de threads

• Un thread se puede crear
• extendiendo una clase de Thread
• implementando la interface Runnable

7
La clase Thread

• Un hilo de ejecución de Java (Java.lang)
• Métodos
• run() activa el thread
• start () activa run y vuelve al llamante
• join () espera por la terminación ( timeout
  opcional)
• interrupt () sale de un wait, sleep o join
• isInterrupted ()
• yield ()
• stop (), suspend (), resume ()

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La clase Thread

• Métodos estáticos
• sleep (milisegundos)
• currentThread ()
• Métodos de la clase Object que controlan la
  suspensión del Thread actual
• wait() (equivale a 0 milisegundos)
• wait (milisegundos)
• notify () notifyAll()

9
Constructores de Thread

• public Thread ( String threadName)
• construye un thread cuyo nombre es threadName
• public Thread ()
• construye un thread cuyo nombre es Thread
  concatenado con un dígito (Thread1, Thread2)

10
Inicio de la ejecución de un hilo

• Se invoca al método start
• Este invoca a run y devuelve el control al
  llamante
• El invocador se ejecuta en paralelo con el thread

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Estados de hilos ciclo de vida
start
Completar E/S
Asignar procesador
Termina quantum
notify notifyAll
Solicitud E/S
wait
sleep
suspend
suspendido
stop completar
Resume
Expìra sleep
12
Sincronización

• Solo un thread por vez puede acceder a un objeto

bloquea
Thread
Thread
13
Métodos sincronizados

• Los métodos que tengan que acceder al mismo
  objeto se deben sincronizar para lograr el
  bloqueo.
• La ejecución de dos métodos sincronizados es
  mutuamente excluyente.

14
Métodos sincronizados

• class Account
• private double balance
• public Account ( double inicial)
• balanceinicial
• public synchronized double getBalance
• return balance
• public synchronized void deposito (double amount)
  balance amount

15
Métodos sincronizados

• Métodos sincronizados

Instancia (bloquean objetos)
Clase (bloquean clases)
16
Métodos synchonized anulados

• Si una clase extendida anula un método
  synchronized, el nuevo método puede o no ser
  synchronized.
• El método de la superclase continúa siendo
  synchronized.

17
Sentencias synchronized

• Permite ejecutar código sincronizado sin invocar
  un método sincronizado

bloqueo
sentencia
18
Sentencias synchronized

• Forma general
• synchronized (expresión)
• sentencia
• Cuando la sincronización se usa en muy pocos
  lugares. Son más convenientes los métodos
  sincronizados

Objeto a bloquear
19
Wait y notify

• Sirven para comunicar los threads entre sí
• synchronized void cuandoCondicion ( )
• while ( ! condicion )
• wait ( )
• .hacer lo que sea necesario cuando la condicion
  sea cierta

20
Wait y notify

• synchronized void cambiaCondicion ( )
• .cambiar algún valor usado en condición
• notify ( ) // notifyAll ( )

21
Wait y notify

• Para que el contenido del objeto sea estable todo
  debe ocurrir en método synchronized.
• Cuando se suspende el thread libera en forma
  atómica el bloqueo del objeto
• La prueba de la condición debe estar siempre en
  un bucle

22
Wait

• public final void wait (long timeout) throws
  InterruptedException
• public final void wait (long timeout, int nanos)
  throws InterruptedException
• public final void wait () throws
  InterruptedException

23
Notify

• public final notify ( )
• public final notifyAll ( )

24
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)

25
Manejo de la Concurrencia

• Ejecución de un hilo hasta que termine o se
  bloquee (actividades de E/S)
• Ejecución de un hilo por asignación de quantum
  (cantidad de tiempo)

26
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 ba.jas

27
Planificación de threads

• La prioridad de un Thread se puede ajustar con el
  método
• setPriority ( int prioridad )
• 1lt prioridad lt 10
• La prioridad de un Thread se puede obtener con el
  método
• getPriority ( )

28
Planificación de threads

• 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 basado en quantum.
• public static void yield ( )

29
Planificación de threads

• 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.

30
Planificación de threads

• 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.

31
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.

32
Sincronización de hilos

• Ejemplo productor / consumidor
• Dos hilos comparten una celda de memoria, uno
  coloca datos en la celda y el otro consume esos
  datos.
• Sin sincronización es posible que el productor
  coloque datos antes que el consumidor los
  consuma, o que el consumidor duplique datos si
  consume datos antes que el productor produzca un
  nuevo dato.

33
Sincronización de hilos

• Ejemplo

34
Interface Runnable

• Otra forma de crear un thread es implementando la
  interface runnable, que nos provee el metodo run,
  para implementarlo en el thread.

35
Interface Runnable

• Ejemplo

36
Grupos de hilos

• Permite identificar varios hilos como
  pertenecientes a 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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Grupos de hilos

• Tiene dos constructores
• public ThreadGroup (String cadenanombre)
• construye un ThreadGroup cuyo nombre es
  cadenanombre
• public ThreadGroup ( ThreadGroup padre, String
  cadenanombre)
• construye un ThreadGroup hijo de padre, llamado
  cadenanombre

38
Grupos de hilos

• La clase Thread tiene tres constructores que
  permite crear un Thread y asociarlo a un grupo
• public Thread (ThreadGrroup threadGroup, String
  nombre)
• public Thread (ThreadGrroup threadGroup, Runnable
  objetoEjecutable)
• public Thread (ThreadGrroup threadGroup, Runnable
  objetoEjecutable, String cadena)

39
Métodos de ThreadGroup

• public int activeCount() public int
  activeGroupCount()
• public final void checkAccess() public final
  void destroy()

40
Métodos de ThreadGroup

• public int enumerate(Thread list)
• public int enumerate(Thread list, boolean
  recurse)
• public int enumerate(ThreadGroup list)
• public int enumerate(ThreadGroup list, boolean
  recurse)

41
Métodos de ThreadGroup

• public final int getMaxPriority()
• public final String getName()
• public final ThreadGroup getParent()
• public final boolean isDaemon()
• public void list()
• public final boolean parentOf(ThreadGroup g)

42
Métodos de ThreadGroup

• public final void resume()
• public final void setDaemon(boolean daemon)
• public final void setMaxPriority(int pri)
• public final void stop()
• public final void suspend()
• public String toString()

43
Métodos de ThreadGroup

• public void uncaughtException(Thread t,
  Throwable e)