Dept. of Computer Science
Lab 2: Semafori, Barriere, Variabili atomiche in Java
Matteo Camilli
[email protected]
Laboratorio di Sistemi Operativi a.a. 2015/16
Università degli Studi di Bergamo
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Esercizi Lab2
• Circular buffer
• TODO link
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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
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Esempi
• Binary semaphore
• https://bitbucket.org/sistemioperativiunibg/lab3-semaphore
• Bounded Buffer
• https://bitbucket.org/sistemioperativiunibg/lab3-boundedbuffer
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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
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Esempi
• Cyclic Barrier
• https://bitbucket.org/sistemioperativiunibg/lab3-cyclicbarrier
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Atomic Variables
• Oggetti su cui le operazioni concorrenti sono garantite essere atomiche
• java.util.concurrent
• AtomicBoolean
• AtomicInteger
• AtomicIntegerArray
• AtomicLong
• AtomicLongArray
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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.
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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.
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