Corso di Linguaggi di Programmazione

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1 Corso di Linguaggi di Programmazione Lezione 13 Alberto Ceselli Dipartimento di Tecnologie dell Informazione Università degli Studi di Milano 7 Maggio 2007

2 Outline Java e C# 1 Java e C# 2

3 Unità concorrenti in Java Le unità concorrenti in Java sono metodi chiamati run Le entità in cui girano i metodi run sono dei thread (a differenza dei task di ADA, che sono processi) Ci sono due modi per definire una classe con un metodo run: Estendere la classe Thread (predefinita) Implementare l interfaccia Runnable (predefinita)

4 Definizione di Threads in Java Esempio: java_threads

5 Metodi della classe Thread sleep: il thread rimane in stato waiting per il tempo specificato (in millisecondi) (statico) yield: preemption volontaria, il thread passa in stato ready (statico) join: l esecuzione del thread è sospesa, in attesa del completamento dell esecuzione di un altro thread public void anythreadmethod() {... Thread myth = new Thread(); myth.start(); // computazione myth.join(); // myth.join(2000); // computazione } interrupt: setta un bit, che può essere controllato con isinterrupted() (e solleva l eccezione InterruptedException) setpriority().e getpriority() stop, suspend e resume sono deprecated.

6 Competition synchronization Simile a monitors Ciascun metodo può essere marcato come synchronized. Ci può essere al più un thread attivo (ready o running). Ogni oggetto con metodi synchronized conserva una coda di thread in attesa di ottenere l accesso. class BufferManager { private int shared_resource;... public synchronized void put(int item) {... } public synchronized int get() {... } }

7 Cooperation synchronization Gestita con metodi wait, notify e notifyall della classe Object. Questi metodi possono essere chiamati solo all interno di metodi synchronized (perchè sfruttano il lock sull oggetto) wait: da running a waiting notify: un thread tra quelli in coda (waiting) sull oggetto passa da waiting a ready (non-deterministico) notifyall: tutti i thread in coda (waiting) sull oggetto passano da waiting a ready. N.B. Utilizzando notifyall è spesso necessario ri-controllare le condizioni per cui il thread si era messo in attesa (attesa semi-attiva).

8 Esempio: notify VS notifyall Ho un buffer condiviso tra processi lettori e processi scrittori. 1 Problema 1: il buffer è composto da due variabili, una rappresenta x, l altra f(x); lo scrittore scrive x e calcola f(x); non interessa leggere la coppia più aggiornata, ma x e f(x) devono corrispondere; 2 non voglio tenere occupato il buffer mentre da x viene calcolato f(x). 3 (Soluzione alla lavagna). 4 Problema 2: e se invece voglio la versione più aggiornata (scrittori hanno precedenza su lettori)?

9 Valutazione Java e C# Semplice, ma efficace. Thread (lightweight) rispetto ai Task (heavyweight) di ADA: non adatti ad ambiente distribuito (librerie!) Si possono simulare monitor e semafori

10 Outline Java e C# 1 Java e C# 2

11 Unità concorrenti in C# Le unità concorrenti in C# possono essere metodi qualsiasi Le entità in cui girano i metodi concorrenti sono dei thread Creazione di un thread: public void any_method() {... }... Thread mythread = new Thread( new ThreadStart( any_method ) ); // delegate... mythread.start(); ThreadStart è una classe delegate (funzione dei puntatori a procedure in C). non solleva nessuna eccezione (niente blocco try)

12 Sincronizzazione Java e C# Ci sono vari modi per sincronizzare thread C# classe Interlocked: operazioni atomiche Interlocked.Increment(ref value); Interlocked.Decrement(ref value); istruzione lock: mutua esclusione lock(<espressione>) { <sezione critica>... } classe Monitor: ha 4 metodi (Enter, Wait, Pulse, Exit) Monitor.Enter(<oggetto>): acquisisce i lock sull oggetto Monitor.Wait(): analogo a wait() Java Monitor.Pulse(<oggetto>): analogo a notifyall() Java Monitor.Exit(<oggetto>): rilascia il lock sull oggetto

13 Valutazione Java e C# Molto simile a Java. Ogni metodo può acquisire un thread di controllo più costrutti per la sincronizzazione

14 Outline Java e C# 1 Java e C# 2

15 Collezione di estensioni al Fortran 90 per permettere ai programmatori di fornire istruzioni al compilatore per generare codice ottimizzato su piattaforme multiprocessore Istruzioni di specifica, es. numero di processori o distribuzione dati ai processori!hpf$ PROCESSORS procs (<n>)!hph$ DISTRIBUTE (<tipo_distr>) ONTO procs :: <lista id_variabili> tipo_distr può essere BLOCK oppure CYCLIC N.B.! introduce commenti in Fortran: facile da gestire per un compilatore / preprocessore.

16 Istruzioni di controllo, es. FORALL (index = 1:1000) list_1 (index) = list_2 (index) suggerisce di parallelizzare rispetto agli indici degli array Esistono anche librerie C / C++ che utilizzano la stessa filosofia: es. openmp.

17 Esercizi: Java e C# Implementare una simulazione della Cena dei Filosofi utilizzando: semafori monitor scambio di messaggi Java threads / C# threads Simulare il meccanismo dei semafori utilizzando i Task ADA Rendere thread-safe il buffer circolare descritto nella lezione 10 (Es. utilizzando Java)