HilosConJava

CENTRO UNIVERSITARIO UA E M TEXCOCO INGENIERÍA EN COMPUTACIÓN

Paradigmas de Programación II

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 HILOS, THREADS: Una Introducción a la concurrencia en Java Irene Aguilar

HILOS

Irene Aguilar Juárez

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 Necesidad de dividir un programa en subtareas que se ejecuten de manera independiente pero coordinada.  Un hilo es un flujo de control que se ejecuta dentro de un proceso, compartiendo cierta información del estado del proceso.  Un proceso = 1 o más hilos de ejecución  Cada hilo tiene la impresión de tener la C P U para él, pero en realidad se reparte entre todos los hilos (monoprocesador).

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CONCURRENCIA EN JVM  Proporciona mecanismos de sincronización

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 Creación/destrucción de hilos  Exclusión mútua (sincronización)  comunicación

 java.lang.Thread

Irene Aguilar Juárez

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CREACIÓN DE HILOS

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 Thread unHilo = new Thread();  public class OtroHilo extends Thread{...}  Forma más fácil/rápida de crear un hilo

 public class OtroHiloMas implements Runnable {...}  Por si debe extender otra clase, sólo obliga a implementar run()

Irene Aguilar Juárez

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CREACIÓN DE HILOS public class SimpleThread extends Thread { private int countDown = 5; private static int threadCount = 0; private int threadNumber = ++threadCount;

Sobrecargar método Thread

public void run() { while(true) { System.out.println("Thread " + threadNumber + "(" + countDown + ")"); if(--countDown == 0) return; } } public static void main(String[] args) { for(int i = 0; i < 5; i++) new SimpleThread().start(); System.out.println("All Threads Started"); }

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public SimpleThread() { System.out.println("Making " + threadNumber); }

Extender la clase Thread

Start(): construir obj., Config.

Hilo y llamar a run()

} Irene Aguilar Juárez

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CLASE THREAD  Métodos de control:  Crear un thread (constructor Thread).

 Métodos de consulta y modificación de propiedades:

 Iniciar la ejecución (start).

 Reanudar la ejecución (resume).  Ceder el procesador (yield).  Esperar la terminación de otro thread (join).

Irene Aguilar Juárez

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 Detener la ejecución (suspend, interrupt, stop, sleep).

 Nombre (getName / setName).  Prioridad (getPriority / setPriority): MIN_PRIORITY (1). NORM_PRIORITY (5), MAX_PRIORITY (10).

 Grupo de hilos (getThreadGroup): Cada thread pertenece a un grupo.  Daemon (isDaemon / setDaemon): Indica si el thread es daemon o no.

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ESTADOS DE UN HILO yield()

runnable

new

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run()

interrupt() return dead

sleep() wait()

notify() notifyAll() bloqued

Irene Aguilar Juárez

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ESTADOS DE UN HILO

Irene Aguilar Juárez

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 New: objeto creado pero no ha sido iniciada su ejecución.  Runnable: se puede ejecutar cuando sea planificado para utilizar la CPU. Puede o no estar ejecutándose, y no hay razón para que no se ejecute.  Dead: desaparición del hilo, normalmente como efecto de retornar del método run().  Blocked: el hilo podría ejecutarse pero existe algo que lo impide. El planificador no lo tendrá en cuenta hasta que vuelva al estado Runnable.

CLASE THREAD ⚫ Planificación

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⚫ Política de planificación: Por prioridad y con apropiación. ⚫ La prioridad es estática: El algoritmo de planificación no modifica la prioridad de los threads. ⚫ Se aplica round robin para 2 threads con igual prioridad.

⚫ Sincronización ⚫ La sincronización entre threads se ofrece a través de los métodos wait, notify y notifyAll, heredados de la clase java.lang.Object.

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SINCRONIZACIÓN

10 Irene Aguilar Juárez

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 Evitar condiciones de carrera  Bloquear el acceso a secciones críticas  Todos los objetos tienen un bloqueo asociado (monitor)  Adquirir el bloqueo de un objeto impide que cualquier otro hilo adquiera ese bloqueo hasta que sea liberado por el hilo que lo posee.  Métodos y sentencias synchronized

MONITORES JAVA Entrada (espera)

acceso exclusivo

Espera

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entrar

Propietario

liberar

adquirir hilo

liberar y salir

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MÉTODOS SYNCHRONIZED  Declarar métodos con sección crítica como synchronized:

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 public synchronized sumar(int x){ saldo+=x; }  public synchronized restar(int x){ saldo-=x; }

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MÉTODOS SYNCHRONIZED ⚫ Al invocar a un método sincronizado sobre un objeto 1. se adquiere el bloqueo del objeto 2. se ejecuta el cuerpo del método 3. se libera el bloqueo (automáticamente)

⚫ la posesión de los bloqueos es por hilo, invocar un método sincronizado desde otro método también sincronizado no bloquea ⚫ el bloqueo se libera cuando se retorna del método sincronizado más externo 13 Irene Aguilar Juárez

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⚫ Se impide que un hilo se bloquee por un bloqueo que ya posee (invocaciones recursivas):

SENTENCIAS SYNCHRONIZED  Permiten adquirir el bloqueo de cualquier objeto, no sólo del objeto actual  Para ámbitos menores que un método

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synchronized (expresRefenciaAUnObjeto){ sentencias; }

 Permite mantener el bloqueo únicamente el tiempo imprescindible.

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SENTENCIAS SYNCHRONIZED class SumarYRestar{ Object bloqueoSaldo = new Object(); int saldo=0;

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public sumar(){ int x = obtenerValor(); synchronized (bloqueoSaldo){ saldo += x;} } public restar(){....} } 15 Irene Aguilar Juárez

COMUNICACIÓN ENTRE HILOS  synchronized permite el bloqueo entre hilos, pero también ha de haber comunicación entre ellos.  wait(): deja al hilo esperando por una condición, liberando el bloqueo sobre el objeto (op. atómica)

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synchronized void siCondicion(){ while (!condicion) wait(); // hacer cuando se cumpla la condicion ... }

 siempre en un bucle

Irene Aguilar Juárez

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COMUNICACIÓN ENTRE HILOS  notify(), notifyAll(): indican a los hilos en espera que la condición puede haberse cumplido

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synchronized void cambiarCondicion(){ // se altera algún valor de la condición notifyAll(); // o notify(); }

 notifyAll() despierta a todos los hilos esperando, notify() selecciona sólo a uno para ser despertado  todos los hilos esperan por la misma condición  sólo un hilo como mucho se puede beneficiar

Irene Aguilar Juárez

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PLANIFICACIÓN DE HILOS  Cada hilo tiene una prioridad asociada  Inicialmente recibe la prioridad del hilo que lo crea

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 Thread.MIN_PRIORITY, Thread.NORM_PRIORITY, Thread.MAX_PRIORITY  getPriority(), setPriority()

 Replanificación voluntaria:  Espera limitada  sleep(long milis)  sleep(long milis, int nanos)  Cesión del turno  yield()

Irene Aguilar Juárez

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FINALIZACIÓN  Una vez que se un hilo ha empezado a ejecutarse, está vivo: isAlive() retorna true.  Un hilo continua hasta que termina:

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 el método run() retorna normalmente  el método run() finaliza bruscamente  se invoca un destroy() sobre el hilo: para el hilo en seco sin liberar los bloqueos.

 Cancelación:  Thread.interrup()  isInterrupted()  interrupt()

Irene Aguilar Juárez

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VOLATILE

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•  Java garantiza que la lectura o escritura de cualquier variable (no long ni double) es atómica.

•  El acceso atómico no garantiza que se lea el valor escrito más recientemente.

•  La sincronización no siempre es necesaria (un escritor, muchos lectores) •  Volatile indica al compilador que el valor del campo podrá cambiar en cualquier momento, e impide las suposiciones del compilador sobre ese campo.

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ESPERANDO A UN HILO  Un hilo puede esperar a que otro finalice  hiloAlQueEsperar.join()

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 21 Irene Aguilar Juárez