Práctica Nº 1 - Ingeniería Informática y de Sistemas

Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco
Departamento Académico de Informática
Programación Concurrente y Distribuida
Práctica Nº 1
Programación Multihilo en Java
Ing. Iván Medrano Valencia
1. OBJETIVO.
• Comprender el concepto de multihilado.
• Aprender a crear, manejar y destruir hilos.
• Entender el ciclo de vida de un hilo.
2. BASE TEORICA COMPLEMENTARIA
‰ CONCEPTO DE HILO (Thread).
Un proceso es un programa en ejecución que es localizado en la memoria por el
sistema operativo. Un hilo es una ejecución o flujo de control en el espacio de
direcciones de un proceso. Un proceso puede tener mas de un hilo. Todos los
hilos en un proceso tienen su propio contador de programa y su propia pila para
variables locales y direcciones de retorno de invocación de procedimientos.
En la figura observamos cómo sobre una CPU pueden estar ejecutándose
distintos procesos pesados y uno de ellos puede estar compuesto por distintos
flujos de ejecución (threads o hebras o hilos). Estas threads tendrán que
“disputarse” el tiempo de ejecución que el S.O. le dé al proceso en el que
residen.
‰
CLASE Thread DE JAVA .
• Construcción
La clase Thread (hilo) tiene varios constructores. El constructor:
public Thread ( String nombreHilo )
Construye un hilo cuyo nombre es nombreHilo. El constructor:
Programación Concurrente y Distribuida
Multihilado
public Thread ()
Construye un hilo cuyo nombre es “Thread” concatenado con un dígito, como
Thread1, Thread2, etc.
• Ejecución
La invocación al método start() hace que la instancia de la clase
Thread inicie la ejecución del método run() como una actividad
independiente.
• Un Thread termina cuando su método run() se completa, ya sea
retornando o bien lanzando una excepción no controlada (es decir,
RuntimeException, Error, o una de sus subclases). Si se invoca
start()
más
de
una
vez
provoca
una
InvalidThreadStateException.
• Prioridades.
Para hacer posible la implementación de la máquina virtual de Java sobre
distintas plataformas hardware y sistemas operativos, el lenguaje de
programación Java no hace ninguna promesa sobre la planificación o
equitatividad, y no garantizará estrictamente que los hilos progresen. Pero los
hilos proporcionan métodos para el control de la prioridad que heurísticamente
influyen sobre los planificadores:
¾ Cada Thread
tiene una prioridad cuyo rango se extiende de
Thread.MIN_PRIORITY a Thread.MAX_PRIORITY (definidos
como 1 y 10 respectivamente).
¾ Por defecto, cada hilo nuevo tiene la misma prioridad que el hilo que lo
creó . El hilo inicial asociado con main() por defecto tiene prioridad
Thread.NORM_PRIORITY(5).
¾ La prioridad actual de cualquier hilo se puede obtener por medio del
método getPriority().
¾ La prioridad de cualquier hilo se puede cambiar dinámicamente por
medio del método setPriority().
‰ Métodos de control.
Algunos métodos de control de los hilos son:
¾ sleep(). Se invoca con argumento que especifica durante cuánto
tiempo el hilo que se está ejecutando debe dormir en segundos.
¾ setName(). Establece el nombre del hilo.
¾ getName(). Devuelve el nombre del hilo.
¾ isAlive(). Retorna true si el hilo se ha iniciado pero no ha
terminado. Retornará true si el hilo está bloqueado de alguna forma y
false si fue cancelado o terminado.
¾ join(). Hace que el hilo actual espere hasta que el hilo al que se envió el
mensaje muera antes de continuar; si no se proporciona argumento o el
argumento es de 0 milisegundos, se está especificando que el hilo debe
esperar indefinidamente a que muera el hilo objetivo antes de que el hilo
actual continúe.
¾ wait(). Cuando un hilo en ejecución llama a wait(), el hilo pasa al
estado en espera, donde espera en una cola asociada al objeto específico
para el cual invocó wait()
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Programación Concurrente y Distribuida
Multihilado
¾ notify(). El primer hilo de la cola de espera para un objeto en
particular queda preparado cuando otro hilo asociado a ese objeto emite
una llamada notify().
¾ notifyAll(). Todos los hilos de la cola de espera para un objeto
dado quedan preparados cuando otro hilo asociado a ese objeto emite
una llamada notifyAll()
‰
CICLO DE VIDA DE UN HILO EN JAVA
En cualquier instante un hilo puede estar en uno de los siguientes estados.
Creado
start()
Ocurrió
evento de E/S
notify()
notifyAll()
Planificado
Terminó
tiempo
Expropiado
Preparado
Activo
wait()
Espera evento
de E/S
sleep()
stop()
Terminado
Esperando
‰
Durmiendo
Muerto
Bloqueado
TÉCNICAS DE IMPLEMENTACION DE HILOS EN JAVA.
•
Por herencia
public class X extends Thread
{...
public x()
{... }
public void run()
{....}
....
}
public class Principal //--aplicación
{ static X x1;
static X x2;
public static void main(String arg[]) throws
InterruptedException
{
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Programación Concurrente y Distribuida
Multihilado
x1 = new X();
x2 = new X();
x1.start();
x2.start();
...
}
}
•
Por implementación de interfase
import java.io.*
class X implements Runnable
{
public X()
{...}
public void run()
{
.....
}
.....
}
class Principal //--aplicación
{
public static void main(String arg[]) throws
InterruptedException
{
Thread x1 = new Thread(new x());
Thread x2 = new Thread(new x());
x1.start();
x2.start();
}
}
3. DESARROLLO DE LA PRACTICA
Veamos un ejemplo en el que una clase crea dos hilos y los lanza a ejecución.
Ambos hilos imprimen una palabra pero con distintos intervalos de tiempo. La
palabra a imprimir y el intervalo de tiempo son parámetros del constructor de la
clase. En este ejemplo se puede apreciar cómo se entremezcla la ejecución de ambos
hilos de ejecución.
//--POR HERENCIA
class HiloHerencia extends Thread
{
String palabra; //-- palabra a imprimir
long pausa;
public HiloHerencia (String queDecir, long tiempoPausa)
{
palabra = queDecir;
pausa = tiempoPausa;
}
public void run( )
{ try
{
for (int i=0;i<100;i++)
{
System.out.println (palabra+ " ");
Thread.sleep(pausa);
}
}
catch(InterruptedException e)
{
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Programación Concurrente y Distribuida
Multihilado
}
}
}
//--APLICACIÓN DE HILOS POR HERENCIA
public class AppHiloHerencia
{
public static void main(java.lang.String[] args)
{
HiloHerencia hilo1;
HiloHerencia hilo2;
hilo1=new HiloHerencia("ton",33);
hilo2=new HiloHerencia("tin",100);
hilo1.start();
hilo2.start();
}
}
//--IMPLEMENTANDO LA INTERFAZ Runnable
public class HiloRunnable implements Runnable
{
String palabra; //--palabra a imprimir
long pausa;
public HiloRunnable (String queDecir,long tiempoPausa)
{
palabra = queDecir;
pausa = tiempoPausa;
}
public void run( )
{ try
{
for (int i=0;i<100;i++)
{
System.out.println (palabra+ " ");
Thread.sleep(pausa);
}
}
catch(InterruptedException e)
{ }
}
}
//--APLICACION DE HILOS DE INTERFAZ RUNNABLE
public class AppHiloRunnable
{
public static void main (String args[])throws
InterruptedException
{ //--crear hilos
HiloRunnable ton = new HiloRunnable ("ton",33);
HiloRunnable tin = new HiloRunnable ("tin",100);
Thread hilo1 = new Thread (ton);
Thread hilo2 = new Thread (tin);
//--ejecutar los hilos
hilo1.start();
hilo2.start();
}
}
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Programación Concurrente y Distribuida
Multihilado
4. CUESTIONARIO
a. Demuestre la utilización de los métodos join(), setPriority(), getPriority,
setName(), getName(), stop(), isAlive();
5. TRABAJO.
a. Escriba un programa en java que muestre un recuadro en el que varias
pelotas estén en movimiento. Cuando una pelota llegue al final del recuadro
deberá moverse en la dirección opuesta.
6. BIBLIOGRAFÍA.
• Doug Lea
•
Deitel & Deitel
•
Ken Arnold
James Goslin
David Holmes
“Programación Concurrente en Java”
2da. Edición.
Addison Wesley 2001.
“JAVA How to Program” 3ra. Edición Prentice Hall
1999.
“El Lenguaje de Programación JAVA”. 3ra. Edición.
Addison Wesley 2001
Cusco, enero de 2008
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