1 / 45

VPR - Repetition

VPR - Repetition. Trådning Distribueret Programmering Sprogteori Grafer. Tråde. Tråd (lightweight process) Enkel sekventiel kontrolsekvens i et program Deler fælles data. Trådning. Fordele Overvågningssystemer med flere uafhængige opgaver Muliggør brugerinteraktion via BGF

eliot
Download Presentation

VPR - Repetition

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. VPR - Repetition • Trådning • Distribueret Programmering • Sprogteori • Grafer

  2. Tråde • Tråd (lightweight process) • Enkel sekventiel kontrolsekvens i et program • Deler fælles data

  3. Trådning • Fordele • Overvågningssystemer med flere uafhængige opgaver • Muliggør brugerinteraktion via BGF • Muliggør serverhåndtering af flere samtidige klienter • Udnytter flerprocessor-systemer optimalt

  4. Tråde • Ulemper • Trådene afvikles uafhængigt af hverandre • Afviklingsrækkefølgen er vilkårlig • Samspillet mellem tråde er ofte meget kompleks • Problemer med safety og liveness

  5. Instantiering af tråde • Tråde kan skabes på 2 måder: • Arve fra Thread-klassen • Implemetere Runnable-interfacet

  6. Tråde

  7. Thread-klassen • Skabe en tråd vha. Thread • extends Thread-klassen • Overskriv run-metoden • Lav en instans af trådklassen • Kald metoden start() på denne instans

  8. Thread-klassen class Tråd extends Thread { public void run() { kode } } ... new Tråd().start();

  9. Runnable-interfacet • Implements Runnable-interfacet • implementér run-metoden • Lav en instans af trådklassen • Lav en ny Thread-instans med Runnable-objektet som argument • Kald metoden start() på denne instans

  10. Runnable-interfacet class Tråd implements Runnable { public void run() { kode } } ... new Thread(new Tråd()).start();

  11. Runnable-interfacet class Tråd implements Runnable { public void run() { kode } public void start() { new Thread(this).start(); } } ... new Tråd().start();

  12. Trådes livscyklus

  13. Trådsikre klasser • Problem: Hvis en tråd afbrydes, medens den arbejder på et objekt, er der risiko for, at objektet efterlades i eninkonsistent tilstand. Dette kan give problemer, når en anden tråd forsøger at få tilgang til objektet

  14. Trådsikre klasser • Løsning: Løsningen er at forhindre mere end én tråd ad gangen i at få tilgang til de kritiske områder i koden • Vha. synkronisering opnår en tråd eneret på et objekt (lås) • Låsen frigives, når tråden forlader det kritiske område eller ved kald af metoden wait() på objektet. Kritiske områder på samme objekt deler samme lås!

  15. Liveness problemer • Starvation (udhungring): En tråd, som er i tilstanden ready, får aldrig lejlighed til at køre, fordi der findes andre tråde med højere prioritet • Dormancy (dvale): En tråd, som er i tilstandenblocked on wait, vækkes aldrig med notify() • Deadlock (hårdknude): To eller flere tråde kæmper om flere fælles ressourcer, og hver tråd efterspørger på samme tid disse ressourcer • Premature Termination (for tidlig død): En tråd termineres for tidligt og hindrer derved andre tråde i at blive vækket. (Evig dvale)

  16. volatile vs. synchronized • Anvend volatile på en attribut, hvis denne kan tilgås af flere tråde; med mindre at alle trådene tilgår attributten gennem synkroniserede metoder (kodeblokke) • Hvis flere tråde samtidigt kan tilgå en attribut, og mindst én af disse kan ændre i attributtens værdi, så er det generelt en god idé at anvende synchronized til at styre tilgangen • Hvis kun én tråd kan tilgå attributten, så er brugen afsynchronized overflødig og sløver programafviklingen

  17. Brug af synchronized • Nødvendig, hvis man vil lave "trådsikre klasser" • Ej omkostningsfrit:Kræver CPU-kraft  langsommere programafvikling • "Hellere for mange synkroniserede blokke end for få!"MEN - pas på deadlocks

  18. Monitor • En monitor indkapsler fælles ressourcer som private attributter og sikrer trådene enetilgang vha. synchronized metoder til de kritiske områder • Formål: Overvågning af trådes adgang til fælles ressourcer • Objekt, hvor de fælles ressourcer er samlet (attributter) • Der er udelelig adgang til monitorens metoder (mutex) • Én monitor-metode pr. kritisk sektion

  19. Missed notification • Problemnotify sendes før wait • Konsekvensnotify mistes og wait-tråden bliver ved med at vente • LøsningSørg for kun at gå i wait, hvis notify endnu ikke er sendt. Sæt evt. en boolsk variabel, når notify sendes, og gå kun i wait, hvis denne variabel er sat • KonklusionSørg for at samle én begivenhed i ét synkroniseret monitorkald

  20. Early notification • Problemnotify sendes før betingelserne for wait er opfyldt • Konsekvenswait-tråden vækkes før tid • LøsningCheck (igen) betingelserne for wait, når wait-tråden vækkes • KonklusionAnvend altid while (i stedet for if) i forbindelse med check af wait-betingelser

  21. Early notification • Bufferen er tom! • C1-tråden er i wait-tilstand • P-tråden generer et nyt element og kalder monitorens synkroniserede put-metode • C1-tråden underrettes via notify, og tråden går i ready-tilstand • P-tråden forlader monitorens put-metode og slipper objekt-låsen på monitoren • Bufferen indeholder nu ét element! • Trådskifte! • C2-tråden trækker et element fra bufferen ved at kalde monitorens get-metode • C2-tråden forlader monitorens get-metode og slipper objekt-låsen på monitoren • Der er ingen elementer i bufferen! • Trådskifte! • C1 fortsætter nu fra wait i monitorens get-metode i forsøget på at trække endnu et element fra bufferen … Dette er ikke muligt!

  22. Guarded Suspension publicsynchronizedvoid put(String data) throws InterruptedException { while (buffer.isFull()) // while i stedet for if this.wait(); if (buffer.isEmpty()) this.notify(); buffer.add(data); } public synchronized String get() throws InterruptedException { while (buffer.isEmpty()) // whilei stedet for if this.wait(); if (buffer.isFull()) this.notify(); String data = (String)buffer.remove(); return data; }

  23. Observer Pattern

  24. Distribueret Programmering • Sockets • RMI • CORBA (ej pensum) • JDBC (ej pensum)

  25. Sockets • Sockets er logiske endepunkter i en forbindelse mellem server og klient • På applikationsniveauet betragtes Sockets som ”pålidelige”, dvs. data som sendes fra den ene ende af forbindelsen modtages i den anden ende i samme rækkefølge, som de er sendt, og uden tab • Sockets optræder parvis – klienten har en Socket til serveren og omvendt • En Socket er tilknyttet både en • InputStream • OutputStream • Klientens OutputStream er forbundet til serverens InputStream og omvendt

  26. Sockets - Arkitektur

  27. Sockets - Serversiden • Skab en ServerSocket på portnr 2000 (fx) try { ServerSocket s = new ServerSocket(2000); } catch (IOException e) {} • Vent på forespørgsel fra klient while (true) { Socket socket = s.accept(); } • Skab InputStream og OutputStream ud fra Socket BufferedReader in = new BufferedReader( new InputStreamReader(socket.getInputStream())); PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true); • Send og modtag via InputStream og OutputStream in.read(); out.println(); • Luk strømme og Sockets

  28. Sockets - Klientsiden • Skab en Socket til serveren vha. hostname og portnr try { Socket s = new Socket(”localhost”, 2000); } catch(IOException e) {} • Skab InputStream og OutputStream ud fra Socket BufferedReader in = new BufferedReader( new InputStreamReader(s.getInputStream())); PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(), true); • Send og modtag via InputStream og OutputStream in.read(); out.println(); • Luk strømme og Socket

  29. Sockets - Strømme

  30. Flere samtidige klienter • Server class Server { publicstaticvoid main(String[] args) { try { ServerSocket s = new ServerSocket(2000); while (true) { // Vent på anmodning fra klient ... Socket socket = s.accept(); // Instantiér klienttråd - og start den ... new ClientHandler(socket).start(); } } catch (IOException e) {} } }

  31. Flere samtidige klienter ClientHandler class ClientHandler extends Thread { private Socket incoming; public ClientHandler(Socket incoming) { this.incoming = incoming; } publicvoid run() { try { // Instantiér ind- og ud-strøm while (true) { // Kommunikér } } catch (IOException e) {} } }

  32. RMI • RMI (Remote Method Invocation)Kald af metoder på serverobjekt fra klient • FilosofiObjekter på serveren gøres tilgængelige på klienten • Abstraktionsniveau • Højere abstraktionsniveau end Sockets • Objektorienteret – Syntaksen svarer til almindelig Java • Fælles data og funktionalitet • Transparens – Der arbejdes med serverobjekterne, som om de lå på klienten • MiljøRMI findes kun til Java

  33. RMI - Arkitektur

  34. RMI - Arkitektur • Kald af metoden server.metode() fra klienten udføres som et metodeklad på stub’en: stub.metode() • Stub’en arrangerer argumenterne i metodekaldet, (marshalling), og sender dem til skeleton’en på serveren tillige med information om kaldet • Skeleton’en afkoder argumenterne samt informationen om kaldet, (demarshalling), og kalder metoden på serveren: server.metode() • Serverobjektet eksekverer metodekaldet og sender eventuel en returværdi til skeleton’en • Skeleton’en arrangerer returværdien, (marshalling), og sender resultatet til stub’en • Stub’en afkoder, (demarshalling), returværdien og returnerer den til klienten

  35. RMI – Begreber • MarshallingArrangering af information om metodekald, dvs. objekt-id, metodenavn, argumenter og returværdier • Lokale objekterObjekter, som kun kan tilgås lokalt, enten på serveren eller på klienten.Lokale objekter, der overføres som argumenter eller returværdier skal implementere markør-interfacet Serializable • Remote objekterObjekter, som er tilgængelige fra andre maskiner/processer.Remote objekter skal implementere markør-interfacet Remote • Remote referenceReference til et objekt, der fysisk er placeret på en anden maskine/proces. Referencen indeholder ip-adresse, portnr samt objekt-id på serverobjektet • Remote metodekaldKald af servermetode fra klient. Ved remote metodekald overføres lokale objekter by value og remote objekter by reference

  36. RMI – Proxy-mønsteret

  37. RMI - Serversiden import java.rmi.*; publicinterface Konto extends Remote { ... // metodeerklæringer publicdoubleindsaet(double beloeb) throws RemoteException; } import java.rmi.*; import java.rmi.server.UnicastRemoteObject; publicclass KontoServer extends UnicastRemoteObject implements Konto { ... // attributter double saldo; public KontoServer() throws RemoteException { super(); saldo = 0.0; } ... // metodeimplementeringer publicdoubleindsaet(double beloeb) throws RemoteException { saldo += beloeb; return saldo; } }

  38. RMI - Kontoeksemplet

  39. Forløbet af et RMI-kald (1) • Definér et interface (kontrakt) til et remote objekt publicinterface Konto extends java.rmi.Remote { ... public double indsaet(double beloeb) throws RemoteException; } • Implementér ovenstående interface på serversiden publicclass KontoServer extends java.rmi.server.UnicastRemoteObjectimplements Konto { ... publicdoubleindsaet(double beloeb)throws RemoteException; }

  40. Forløbet af et RMI-kald (2) • Skab en instans af NameServer-objektet på en given port (fx 1099) vha. LocateRegistry java.rmi.registry.LocateRegistry.createRegistry(1099); • Skab en instans af serveren og registrér serveren i RMI-registry Konto server = new KontoServer(); java.rmi.Naming.rebind("Konto", server); • Generér stub og skeleton class-filer vha. RMI-compileFilerne får navnene KontoServer_Stub.class og KontoServer_Skeleton.classStub-klassen implementerer også Konto-interfacet

  41. Forløbet af et RMI-kald (3) • Lokalisér remote objektet – konto er nu en instans af stub-klassen, som implementerer Konto-interfacet Konto konto = (Konto)java.rmi.Naming.lookup("//localhost:1099/Konto") • Lav en klient, som anvender metoderne på konto-objektet: konto.indsaet(100);

  42. RMI – MathInterface package math; import java.rmi.*; publicinterface MathInterface extends Remote { publicint add(int a, int b) throws RemoteException; publicint sub(int a, int b) throws RemoteException; publicint mul(int a, int b) throws RemoteException; publicint div(int a, int b) throws RemoteException, ArithmeticException; }

  43. RMI - MathServer package math; import java.rmi.*; import java.rmi.server.*; public class MathServer extends UnicastRemoteObject implements MathInterface { public MathServer() throws RemoteException {} publicint add(int a, int b) throws RemoteException{return a + b;} publicint sub(int a, int b) throws RemoteException{return a - b;} publicint mul(int a, int b) throws RemoteException{return a * b;} publicint div(int a, int b) throws RemoteException, ArithmeticException {return a / b;} }

  44. RMI - Server package math; import java.rmi.*; import java.rmi.registry.*; publicclass Server { publicstaticvoid main(String[] args) { try { LocateRegistry.createRegistry(1099); Naming.bind("Math", new MathServer()); System.out.println("Serveren er registreret"); } catch (RemoteException e) {System.exit(1);} } }

  45. RMI - Klient package math; import java.rmi.*; publicclass MathClient { publicstaticvoid main(String[] args) { MathInterface math = null; try { math = (MathInterface)Naming.lookup("Math"); System.out.println("1 + 2 = " + math.add(1, 2)); System.out.println("3 + 4 = " + math.add(3, 4)); System.out.println("5 + 6 = " + math.add(5, 6)); System.out.println("7 + 8 = " + math.add(7, 8)); } catch (Exception e) {System.exit(1);} } }

More Related