Lab 2: Semafori, Barriere, Variabili atomiche in Java

Transcript

1 Dept. of Computer Science Lab 2: Semafori, Barriere, Variabili atomiche in Java Matteo Camilli Laboratorio di Sistemi Operativi a.a. 2015/16 Università degli Studi di Bergamo 1

2 Esercizi Lab2 Circular buffer TODO link 2

3 Semafori Oggetti usati per controllare l accesso ad una risorsa condivisa, in un sistema concorrente java.util.concurrent.semaphore ogni semaforo possiede una coda dei processi in attesa di accedere alla risorsa ogni semaforo consente di definire il numero iniziale di accessi consentiti prima del rilascio delle risorse in caso in cui il numero di accessi consentiti sia 1 si parla di semaforo binario PRIMITIVE acquire: sospende il processo in esecuzione in caso di risorsa non disponibile e lo inserisce nella coda di attesa del semaforo release: rilascia la risorsa e riattiva il primo processo della coda di attesa cedendogli la risorsa 3

4 Esempi Binary semaphore Bounded Buffer 4

5 Barriere Utility usata per sincronizzare un insieme di thread che devono attendersi l un l altro java.util.concurrent.cyclicbarrier Un oggetto CyclicBarrier è utile in programmi che coinvolgono un numero fissato di thread concorrenti che devono occasionalmente attendersi. La barriera è chiamata cyclic perché può essere riusata dopo che tutti i thread in attesa sono stati rilasciati Il metodo await() deve essere richiamato sull oggetto CyclicBarrier per mettere il thread corrente in attesa. Una volta che tutti i thread risultano in attesa, vengono rilasciati e l esecuzione riparte dopo l invocazione del metodo await() Quando i thread vengono rilasciati è possibile eseguire in modo automatico una routine di merge dei risultati parziali 5

6 Esempi Cyclic Barrier 6

7 Atomic Variables Oggetti su cui le operazioni concorrenti sono garantite essere atomiche java.util.concurrent AtomicBoolean AtomicInteger AtomicIntegerArray AtomicLong AtomicLongArray 7

8 Esercizi Cocke Machine: Si implementi un programma Java per risolvere il problema di prelevare lattine di coca-cola da una macchinetta e di rifornirla nel caso in cui rimanga vuota. Si utilizzi a tale scopo i semafori del package java.util.concurrent come meccanismo di sincronizzazione. Definire le classi per i thread utenti e rifornitore. Definire, inoltre, la classe CokeMachine contenente le lattine di coca-cola (oggetti condivisi) ed i metodi: remove(...), eseguito dal generico utente per prelevare una lattina dalla macchinetta deposit(...), eseguito dal fornitore del servizio per caricare la macchinetta nel caso in cui rimane vuota Si assume che inizialmente la macchinetta sia piena, e che un utente (a scelta: il primo a trovare la macchinetta vuota o l utente che preleva l ultima lattina) segnala al fornitore che la macchinetta è vuota, il quale esegue il rifornimento. 8

9 Esercizi Binary Semaphore: Implementare la classe BinarySemaphore che consente di regolarizzare l accesso in sezione critica di più thread concorrenti utilizzando opportunamente la primitiva synchronized ed i metodi wait/notify. La struttura dati che mantiene i thread in attesa di accesso alla risorsa viene gestita come una coda FIFO (First In First Out), ovvero il primo thread che richiede l accesso alla risorsa è il primo ad essere servito, poi il secondo, e così via. Suggerimento: potete gestire la coda di thread in attesa con un ArrayDeque<Thread>. Parallel Sum: Implementare l esercizio della somma parallela introdotto durante l esercitazione1 utilizzando come meccanismo di sincronizzazione la classe java.util.concurrent.cyclicbarrier. Dopo che i thread eseguono la somma dei risultati parziali, la routine merge viene lanciata automaticamente dopo che tutti i thread hanno terminato ed esegue il calcolo del risultato finale. 9