Лабораторная работа 1 2 лабораторная работа 2 31 лабораторная работа 3 44 лабораторная работа 4 74
 Скачать 1.76 Mb.
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8Тема: Потоки в Java. Цель: Ознакомится с потоками в Java. Теоретические ведомости Многопоточное программирование. Рассмотренные вопросы: 7.1. Использование потоков в Java. 7.2. Реализация потоков, методы класса Thread. 7.3. Приоритеты и группы потоков. 7.4. Синхронизация потоков. Многопоточное программирование. 7.1. Использование потоков в Java. В отличие от многих других языков программирования, java предлагает встроенную поддержку многопоточного программирования. Многопоточная программа coдepжит две или более частей, которые могут выполняться одновременно. Каждая часть такой программы называется потоком (thгead), и каждый поток задает отдельный путь выполнения. То есть, многопоточность это специализированная форма многозадачности. Существуют два отдельных типа многозадачности: многозадачность, основанная на процессах, и многозадачность, основанная на потоках. Важно понимать разницу между ними. Большинству читателей многозадачность, основанная на процессах, является более знакомой формой. Процесс по сути своей это выполняющаяся программа. То есть многозадачность, ocнованная на процессах, представляет собой средство, которое позволяет вашему компьютеру одновременно выполнять две или более программ. Так, например, процессная многозадачность позволяет запускать компилятор java в то самое время, когда вы используете текстовый редактор. В многозадачности, основанной на процессах, программа представляет собой наименьший элемент кода, которым может управлять планировщик операционной системы. В среде поточной многозадачности наименьшим элементом управляемого кода является поток это означает, что одна программа может выполнять две или более задач oдновременно. Например, текстовый редактор может форматировать текст в то же время, когда выполняется eгo печать до тех пор, пока эти два действия выполняются двумя отдельными потоками. То есть многозадачность на основе процессов имеет дело с "картиной в целом", а потоковая многозадачность справляется с деталями. Многозадачные потоки требуют меньше накладных расходов, чем многозадачные процессы. Процессы это тяжеловесные задачи, каждая из которых требует cвoeгo собственнoго aдpecнoгo пространства. Межпроцессные коммуникации дорогостоящи и oграничены. Переключение контекста от одного процесса к другому также обходится дopoгo. С другой стороны, потоки являются облегченными. Они разделяют одно и тоже адресное пространство и совместно используют один и тот же тяжеловесный процесс. Коммуникации между потоками являются экономными, а переключения контекста между потоками характеризуется низкой стоимостью. Хотя jаvапрограммы используются в средах процессной многозадачности, многозадачность, основанная на процессах, cpeдствами java не управляется. А вот многопоточная многозадачность средствами java управляется. Многопоточность позволяет вам писать очень эффективные прогpаммы, которые по максимуму используют центральный процессор, поскольку время ожидания может быть сведено к минимуму. Это особенно важно для интерактивных сетевых сред, в которых работает java, так как в них наличие ожидания и простоев обычное явление. Например, скорость передачи данных по сети нaмнoгo ниже, чем скорость, с которой компьютер может их обрабатывать. Даже ресурсы локальной файловой системы читаются и пишутся намного медленнее, чем темп их обработки в процессоре. И, конечно, ввод пользователя намного медленнее, чем компьютер. В однопоточных средах ваша программа вынуждена ожидать окончания таких задач, прежде чем переходить к следующей, даже если центральный процессор большую часть времени простаивает. Многопоточность позволяет получить доступ к этому времени ожидания и использовать eгo рациональным образом. Если вы прогpаммировали для таких операционных систем, как Windows, это значит, что вы уже знакомы с многопоточным программированием. Однако тот факт, что java управляет потоками, делает многопоточность особенно удобной, поскольку многие детали подконтрольны вам как программисту. 7.2. Реализация потоков, методы класса Thread. В наиболее общем смысле вы создаете поток, реализуя объект класса Thread. В java определены два способа, какими это можно сделать. 1. Реализуя интерфейс Runnable. 2. Расширяя класс Thread. Реализация Runnable Самый простой способ создания потока это объявление класса, реализующего интерфейс Runnable. Runnable абстрагирует единицу исполняемого кода. Вы можете конструировать поток из любого объекта, реализующего интерфейс Runnable. Чтобы реализовать Runnable, класс должен объявить единственный метод run ( ) : public void run () Внутри run () вы определяете код, который, собственно, составляет новый поток. Важно понимать, что run () может вызывать другие методы, использовать другие классы, объявлять переменные точно так же, как это делает главный поток. Единственным отличием является то, что run () устанавливает точку входа для другого, параллельного потока внутри вашей программы. Этот поток завершится, когда run () вернет управление. После того как будет объявлен класс, реализующий интерфейс Runnable, вы создадите объект типа Thread из этого класса. В Thread определено несколько конструкторов. Тот, который должен использоваться в данном случае, выглядит следующим образом: Thread(Runnable объект потока, Striпg имя потока) В этом конструкторе объект потока это экземпляр класса, реализующего интерфейс Runnable . Он определяет, те начнется выполнение потока. Имя нового потока передается в имя потока. После того, как новый поток будет создан, он не запускается до тех пор, пока вы не вызовете метод start (), объявленный в классе Thread. По сути, start () выполняет вызов run (). Метод start () показан ниже: void start () Рассмотрим пример, создающий новый поток и запускающий ero выполнение: // Создание второго потока. class NewThread implements Runnable ( Thread t; NewThread() { // Создать новый, второй поток t = new Thread (thi s, "Демонстрационный поток") ; System. out .println ("Дочерний поток создан: " + t) ; t.start(); // Запустить поток ) // Точка входа BToporo потока. pиblic void run() { try ( for(int i = 5; i > 0; i) { System.out.println ("Дочерний поток: " + i); Thread.sleep(500); } catch (InterrиptedException е) { System.out.println ("Дочерний поток прерван"); } System.out.println ("Дочерний поток завершен"); } } class ThreadDemo { public static void main(String args[]) ( new NewThread(); // создать. новый поток try ( for(int i = 5; i > 0; i) ( System.out.println ("Главный поток: " + i); Thread.sleep(1000); } } catch (InterruptedException е) { System.out.println ("Главный поток прерван."); System.out.println ("Главный поток завершен."); } } Внутри конструктора NewThread в следующем операторе создается новый объект Thread: t = new Thread(this, "Демонстрационный поток"); Передача this в первом аргументе означает, что вы хотите, чтобы новый поток вызвал run () метод объекта this. Далее вызывается start (), чем запускается выполнение потока, начиная с метода run () . Это запускает цикл for дочернего потока. После вызова start () конструктор NewThread возвращает управление main () . Коrда главный поток продолжает свою работу, он входит в свой цикл for. После этого оба потока выполняются параллельно, разделяя ресурсы центрального процессора, вплоть до завершения своих циклов. Вывод, генерируемый этой программой, показан ниже (ваш вывод может варьироваться, в зависимости от скорости процессора и загрузки). дочерний поток: Тhrеаd[Демонстрационный поток,5,mаin] главный поток: 5 Дочерний поток: 5 Дочерний поток: 4 главный поток: 4 Дочерний поток: 3 дочерний поток: 2 главный поток: 3 Дочерний поток: 1 Дочерний поток завершен. главный поток: 2 главный поток: 1 главный поток завершен. Как уже упоминалось ранее, в многопоточной программе часто главный поток должен завершать выполнение последним. Фактически, для некоторых старых виртуальных машин java (JVM), если главный поток завершается до завершения дочерних потоков, то исполняющая система java может "зависнуть". Предыдущая программа гарантирует, что главный поток завершится последним, поскольку главный поток "спит" 1000 миллисекунд между итерациями цикла, а дочерний поток "спит" только 500 миллисекунд. Это заставляет дочерний поток завершиться раньше главного. Но далее вы узнаете лучший способ ожидания завершения потоков. Расширение Thread . Второй способ создания потока это объявить класс, расширяющий Thread, а за тем создать экземпляр этого класса. Расширяющий класс обязан переопределить метод run (), который является точкой входа для нового потока. Он также должен вызвать start () для запуска выполнения нового потока. Ниже приведен пример предыдущей программы, переписанной с использованием расширения Thread. // Создание второго потока расширением Thread class NewThread extends Thread { NewThread { ) { // Создать новый второй поток suреr("Демонстрационный поток"); Sуstеm.оut.println("Дочерний поток: " + this); Start(); // Запустить поток // Точка входа второго потока. public void run() { try { for(int i = 5; i > 0; i) { Sуstеm.оut.println {"Дочерний поток: " + i); Thread.sleep{500); } catch (InterruptedException е) { Sуstеm.оut.println ("Дочерний поток прерван."); } Sуstеm.оut.println ("Дочерний поток завершен."); class ExtendThread { public static void main(String args[]) { new NewThread{); // Создать новый поток try { for(int i = 5; i > 0; i) { System.out.println ("главный поток: " + i); Thread.sleep(1000); } } catch (InterruptedException е) { Sуstеm.оut.println ("главный поток прерван."); } Sуstеm.оut.println ("главный поток завершен."); } } Эта программа генерирует точно такой же вывод, что и предыдущая версия. Как вы можете видеть, дочерний поток создается при конструировании объекта NewThread, который наследуется от Thread. Обратите внимание на super () внутри NewThread. Он вызывает следующую форму конструктора Thread: public Thread(String имя_потока) Здесь имя_потока указывает имя потока. 7.3. Приоритеты и группы потоков. Приоритеты потоков используются планировщиком потоков для принятия решений о том, когда каждому из потоков будет разрешено работать. Теоретически высоко приоритетные потоки получают больше времени процессора, чем низкоприоритетные. Практически объем времени процессора, который получает поток, часто зависит от нескольких факторов помимо eгo приоритета. (Например, то, как операционная система реализует многозадачность, может влиять на относительную доступность времени процессора). Высокоприоритетный поток может также выгpужать низкоприоритетный. Например, когда низкоприоритетный поток работает, а высокоприоритетный собирается продолжить свою прерванную работу (в связи с приостановкой или ожиданием завершении операции ввода-вывода), то последний выгpужает низкоприоритетный поток. Теоретически потоки с равным приоритетом должны получать равный доступ к центральному процессору. Но вы должны быть осторожны. Помните, что java спроектирована для работы в широком спектре сред. Некоторые из этих сред реализуют многозадачность принципиально отлично от других. В целях безопасности потоки, которые разделяют один и тот же приоритет, должны получать управление в равной степени. Это гарантирует, что все потоки получат возможность выполняться в среде операционных систем с не вытесняющей многозадачностью. На практике, даже в средах с не вытесняющей многозадачностью большинство потоков все-таки имеют шанс выполняться, поскольку большинство потоков неизбежно сталкиваются с блокирующими ситуациями, такими как ожидание ввода-вывода. Koгдa подобное случается, заблокированный поток приостанавливается, и остальные потоки могут работать. Но если вы хотите добиться гладкой многопоточной работы, то не должны полагаться на это. К тому же некоторые типы задач интенсивно нагружают процессор. Такие потоки захватывают процессор. Потокам такого типа вы должны передавать управление от случая к случаю, чтобы дать возможность выполняться другим. Чтобы установить приоритет потока, используйте метод setPriority (), который является членом класса Thread. Так выглядит eгo общая форма: final void setPriority(int уровень) Здесь уровень специфицирует новый уровень приоритета для вызывающего потока. Значение уровень должно быть в пределах диапазона от MIN PRIORITY до МАХ PRIORIТY. В настоящее время эти значения равны соответственно 1 и 10. Чтобы вернуть потоку приоритет по умолчанию, укажите NORМPRIORITY, который в настоящее время равен 5. Эти приоритеты определены как статические финальные (static final) переменные в классе Thread. Вы можете получить текущее значение приоритета потока, вызвав метод getPriori ty () класса Thread, как показано ниже: final int getPriority() Реализации java могут иметь принципиально разное поведение в том, что касается планирования потоков. Версия для Windows ХР /98jNT /2000 работает более менее ожидаемым образом. Однако другие версии могут работать несколько иначе. Большинство несовпадений возникают, когда вы полагаетесь на вытесняющую многозадачность вместо совместного использования времени процессора. Наиболее безопасный способ получить предсказуемое межплатформенное поведение java это использовать потоки, которые принудительно осуществляют управление центральным процессором. В следующем примере демонстрируются два потока с разными приоритетами, которые выполняются на платформе без вытесняющей многозадачности иначе, чем на платформе с упомянутой многозадачностью. Один поток получает приоритет на два уровня выше нормального, как определено Thread.NORМPRIORITY, а другой на два уровня ниже нормального. Потоки стартуют и готовы к выполнению в течение 10 секунд. Каждый поток выполняет цикл, подсчитывающий количество итераций. Через 10 секунд главный поток останавливает оба потока. Затем количество итераций цикла, которое успел выполнить каждый поток, отображается. // Демонстрация приоритетов потоков. class clicker implements Runnable { long click = 0; Thread t; private volatile boolean running = true; public c1icker(int р) { t new Thread(this); t.setPriority(p); } public void run() { while (running) { click++ ; } } public void stop () running = fa1se; } public void start() t. start () ; } } c1ass HiLoPri { public static void main(String args[]) { Thread.currentThread() . setpriority (Thread.МAX PRIORITY); c1icker hi new c1icker(Thread.NORМPRIORITY + 2); c1icker lo = new c1icker(Thread.NORМPRIORITY 2); lo. start () ; hi. start () ; try { Thread.s1eep(10000); catch (InterruptedException е) { Sуstеm.оut.println("rлавный поток прерван."); } lo.stop(); hi.stop () ; // Ожидание 10 секунд до прерывания. try { hi.t.join () ; lo.t.join (); } catch (InterruptedException е) { Sуstеm.оut.println ("Перехвачено исключение InterruptedException"); } Sуstеm.оut.println ("Низкоприоритетный поток: " + lo.c1ick); Sуstеm.оut.println ("Высокоприоритетный поток: " + hi. c1ick) ; } } Вывод этой прогpаммы при запуске под Windows показывает, что потоки осуществляли переключение контекста, хотя не было никакого принудительного захвата процессора и никаких блокирующих операций ввода-вывода. Высокоприоритетный поток получил большую часть времени процессора. Низкоприоритетный поток: 4408112 Высокоприоритетный поток: 589626904 Конечно, точный вывод, порождаемый этой программой, зависит от скорости вашего процессора и количества задач, выполняемых в системе. Когда та же программа запускается в среде с не вытесняющей многозадачностью, получается другой результат. Еще одно замечание относительно предыдущей программы. Обратите внимание, что переменной running предшествует слово volatile. volatile используется здесь, чтобы гарантировать, что значение running будет проверяться на каждом шаге итераций цикла: while(running) click++; Без указания volatile Java имеет возможность оптимизировать цикл таким образом, что будет создана локальная копия running. Применение vo1ati1e предотвращает эту оптимизацию, сообщая jаvа, что running может изменяться неявным для кода образом. 7.4. Синхронизация потоков. Когда два или более потоков имеют доступ к одному разделенному ресурсу, они нуждаются в обеспечении того, что ресурс будет использован только одним потоком одновременно. Процесс, с помощью которого это достигается, называется синхронизацией. Как вы увидите, java предлагает ее уникальную поддержку на уровне языка. Ключом к синхронизации является концепция монитора (также называемого семафором). Монитор - это объект, который используется, как взаимное исключение (mutually exclusive lock mutex), или мьютекс. Только один поток одновременно может владеть монитором. Когда поток запрашивает блокировку, говорят, что он входит в монитор. Все другие потоки, которые пытаются войти в заблокированный монитор, будут приостановлены до тех пор, пока первый поток не выйдет из монитора. Обо всех этих прочих потоках говорят, что они ожидают монитора. Поток, который владеет монитором, может повторно войти в него, если пожелает. Если вы имели дело с синхронизацией в других языках, таких как С или С++, то знаете, что использовать ее не просто. Это потому, что эти языки сами по себе не поддерживают синхронизацию. Вместо этого, чтобы синхронизировать потоки, ваша программа должна использовать примитивы операционной системы. К счастью, поскольку java рeaлизует синхронизацию через языковые элементы, большая часть сложности, ассоциированная с синхронизацией, исчезает. Вы можете синхронизировать ваш код двумя способами. Оба предусматривают использование ключевого слова synchronized, и оба способа мы здесь рассмотрим. Использование синхронизированных методов. Синхронизация в java проста, поскольку объекты имеют собственные, ассоциированные с ними неявные мониторы. Чтобы войти в монитор объекта, следует просто вызвать метод, модифицированный ключевым словом synchronized. Когда поток находится внутри синхронизированного метода, все другие потоки, которые пытаются вызвать eгo (или любые другие синхронизированные методы) на том же экземпляре, должны ожидать. Чтобы выйти из монитора и передать управление объектом другому ожидающему потоку, владелец монитора просто возвращает управление из синхронизированного метода. Чтобы понять необходимость синхронизации, давайте начнем с простого примера, который не использует ее, хотя и должен. Следующая прогpамма содержит три простых класса. Первый из них, Callme, имеет единственный метод ca11 (). Этот метод принимает параметр типа String по имени msg. Этот метод пытается напечатать строку msg внутри квадратных скобок. Интересно отметить, что после того, как ca11() печатает открывающую скобку и строку msg, он вызывает Thread. sleep (1000), который приостанавливает текущий поток на одну секунду. Конструктор следующего класса, Ca11er, принимает ссылку на экземпляр класса Callme и String, которые сохраняются соответственно в target и msg. Конструктор также создает новый поток, который вызовет метод run () объекта. Поток стартует немедленно. Метод run () класса Ca11er вызывает метод ca1l () на экземпляре target класса Callme, передавая ему строку msg. Наконец, класс Synch начинает с создания единственного экземпляра Ca11me и трех экземпляров Ca1ler, каждый с уникальной строкой сообщения. Один экземпляр Ca1lme передается каждому Ca11er. // Эта проrрамма не синхронизирована. class Callme ( void call(String msg) ( System.out.println("[" + msg); try ( Thread.sleep(1000); catch(InterruptedException е) ( System.out.println {"прервано"); } System.out.println {"]"); } } class Caller implements Runnable ( String msg; Callme target; Thread t; public Caller(Callme targ, String s) ( target targ; msg s; t = new Thread(this); t.start(); } public void run() ( target.call(msg); class Synch ( pиblic static void main(String args[]) Callme target new Callme(); Caller оb1= new Caller(target, "Добро пожаловать"); Caller оb2= new Caller (target, "в синхронизированный") ; Caller оb3= new Caller (target, "мир!"); // wait for threads to end try ( оb1. t . join () ; оb2 . t . join () ; оb3 . t . join () ; } catch(InterruptedException е) ( System.out.println ("Прервано"); } } } Вот вывод, сгенерированный этой программой: Добро пожаловать [в синхронизированный[мир!] ] ] Как видите, вызывая sleep (), метод cal1 () позволяет переключиться на выполнение другого потока. Это приводит к смешанному выводу трех строк сообщений. В этой программе нет ничего, что предотвращает вызов потоками одного и того же метода на одном и том же объекте в одно и то же время. Это называется состоянием гонок, поскольку три потока соревнуются друг с другом в окончании выполнения метода. Этот пример использует sleep(), чтобы сделать эффект повторяемым и наглядным. В большинстве ситуаций этот эффект более неуловим и менее предсказуем, поскольку вы не можете предвидеть, когда произойдет переключение контекста. Это может привести к тому, что программа один раз отработает правильно, а другой раз нет. Чтобы исправить эту программу, вы должны сериализировать доступ к cal1 (). То есть вы должны разрешить доступ к этому методу одновременно только одному потоку. Чтобы сделать это, вам нужно просто предварить объявление cal1 () ключевым словом synchronized, как показано ниже: class Callme { synchronized void call(String msg) { … Это предотвратит доступ другим потокам к ca11 (), когда один из них уже использует его. После того как слово synchronized добавлено к ca11 (), результат работы программы будет выглядеть следующим образом: [Добро пожаловать] [в синхронизированный] [мир! ] Всякий раз, когда у вас есть метод, или группа методов, которые манипулируют внутренним состоянием объекта в многопоточной среде, вы должны использовать ключевое слово synchronized, чтобы исключить ситуацию с гонками. Помните, что как только поток входит в любой синхронизированный метод на экземпляре, ни один другой поток не может войти ни в один синхронизированный метод на том же экземпляре. Однако не синхронизированные методы экземпляра по-прежнему остаются доступными для вызова. Оператор synchronized Хотя создание synchronized методов в ваших классах простой и эффективный способ достижения синхронизации, все же он работает не во всех случаях. Чтобы понять, почему, рассмотрим следующее. Предположим, что вы хотите синхронизировать доступ к объектам классов, которые не были предназначены для многопоточного доступа. То есть класс не использует методов synchronized. Более того, класс был написан не вами, а независимым разработчиком, и у вас нет доступа к его исходному коду. Значит, вы не можете добавить слово synchronized к объявлению соответствующих методов класса. Как может быть синхронизирован доступ к объектам такого класса? К счастью, существует довольно простое решение этой проблемы: вы просто заключаете вызовы методов этого класса в блок synchronized. Вот общая форма оператора synchronized: synchronized (объект) { // операторы, подлежащие синхронизации } Здесь объект - это ссылка на синхронизируемый объект. Блок synchronized гарантирует, что вызов метода члена объекта произойдет только тогда, когда текущий поток успешно войдет в монитор объекта. Индивидуальные задания Напишите на языке Java программу моделирования процесов с использованием потоков. В программах класс Cpuqueue описывает очередь, класс Cpuprocess моделирует поток процессов, а класс CPU – поток обслуживания процесса центральным процессором. Очереди, потоки процессов и обслуживания процесса моделируются с помощью объектов соответствующего класса. Параметры очереди моделируются с помощью алгоритмов вставки и вытягивания процесса с очереди. Параметром процесса является интервал времени между двумя последовательными генерациями процессов. Параметром процессора является время обслуживания процесса. Случайное время для интервалов между моментами генерации процессов и для времени обсловування распределенные по равномерному закону распределения с заданными верхней и нижней границами( см. метод random() в классе Math). Начальными данными для моделирования есть количество процессов, которые должны сгенерировать ( для каждого потока процессов), а также нижние и верхние границы для потоков. 1. Программа моделирует обслуживание трех потоков процессов с разными параметрами тремя центральными процессорами компьютера без очередей. Первый процессор обрабатывает процессы любого потока. Второй процессор обрабатывает процессы только второго потока, а третий – только третьего. Если згенерований процесс не может быть обработан из-за занятости процессора, он зніщується. Візначити процент уничтоженных процессов в каждом потоке. 2. Программа моделирует обслуживание одного потока процессов одним центральным процессором комп'тера с очередями фіксованиого размера (буферными областями). Если размер очереди превышает заданный размер, содержимое очереди поступает на обработку в процессор. Если буферная область заполняется к окончанию обработки процессором содержимого предыдущей буферной области, создается новая буферная область и так далее. Определить максимальное и среднее количество буферных областей. 3. Программа моделирует обслуживание двух потоков процессов с разными параметрими одним центральным процессором комп'тера. Для каждого потока задается своя очередь. Очередь для прешого потока имеет фиксированный размер, и, если процесс сгенерировался в тот момент, когда преша очередь заполнена, процесс уничтожается. Размер очереди второго потока неограниченный. На каждое n запросов из первой очереди (n задается как начальное данное), процессор берет на обработку один запрос из второй очереди. определить процент уничтоженных процессов первого потока и максимальную длину второй очереди. 4. Программа моделирует одного потока процессов несколькими центральными процессорами компьютера с несколькими очередями одинакового размера. Если процесс сгенерировал в тот момент, когда первая очередь заполнена, процесс помещается в следующую очередь, для обработки которой запускается второй процессор. Если и эта очередь заполнена, создается третья очередь и запускается третий процессор и так далее. Визничити количество задействованных процессоров, максимальное длину последней очереди и процент от общего количества процессов, которые были обработаны каждым процессором. 5. Программа моделирует одного потока процессов несколькими центральными процессорами компьютера без очередей. Если процесс сгенерировал в тот момент, когда первый процессор занят, процесс берется на обработку вторым процессором, если и этот процессор занят, запускается третий процессор и так далее. Определить количество задействованных процессоров и процент от общего количества процессов, которые были обработаны каждым процессором. 6. Программа моделирует обслуживание одного потока процессов одним центральным процессором комп'тера с двумя очередями. Если размер первой очереди превышает заданный, процесс помещается в другу очередь (буфер переполнения), размер которой не ограничен. Процессор берет на обработку процесс из второй очереди только в том случае, если размер этой очереди превысит некоторую заданную величину. Определить максимальный размер второй очереди и процент процессов, которые были выбраны на обработку из второй очереди. 7. Программа моделирует обслуживание одного потока процессов одним центральным процессором компьютера с двумя очередями. Процесс, который сгенерировал, помещается в ту очередь, размер которой меньший. В свою очередь, процессор берет на обслуживание запрос из той очереди, размер которой больший. Определить процент запросов, которые были выбраны на обработку из первой очереди. 8. Программа моделирует обслуживание одного потока процессов тремя центральными процессорами компьютера без очереди. Первый процессор обрабатывает процессы один, второй и третий - последовательно, причем, если второй процессор освобождается, он может взять на обработку следующий процесс, который ждет, пока не закончится обработка на третьем процессоре. Процесс, который сгенерировал, одновременно старается начать обработку на первому и на второму процессоре. Если процессор занят, то процесс уничтожается. Определить процент уничтоженных процессов отдельно на первому и отдельно на второму процессоре. 9. Программа моделирует обслуживание двух потоков процессов с разными параметрами двумя центральными процессорами компьютера с одной очередью. Если згенеровано процесс второго потока и второй процессор занят, процесс поступает в очередь. Если згенеровано процесс первого потока, то, если первый процессор занят обработкой первого потока, то процесс поступает на обработку на второй процессор. Если и второй процессор занят, то процесс уничтожается. Если в момент генерации процесса первого потока на первом процессоре обрабатывается процесс второго потока, то процесс перерывается и возвращается в очередь. Определить максимальную длину очереди, процент уничтоженных процессов для первого потока и процент прерванных запросов для второго потока. 10. Программа моделирует обслуживание двух потоков процессов с разными параметрами двумя центральными процессорами компьютера с одной очередью. Если згенеровано процесс второго потока и второй процессор занят, процесс поступает в очередь. Если згенеровано процесс первого потока, то, если первый процессор занят обработкой первого потока, то процесс поступает на обработку на второй процессор. Если и второй процессор занят, то процесс уничтожается. Если в момент генерации процесса первого потока на первом процессоре обрабатывается процесс второго потока, процесс считается утраченным. Определить максимальную длину очереди и проценты уничтоженных процессов для первого и второго потока. 11. Программа моделирует обслуживание одного потока процессов одним центральным процессором компьютера с одной очередью. Если очередной процесс генерируется в момент, когда процессор свободный, процесс поступает на обработку в процессор, иначе процесс поступает в очередь. Если процессор свободный и в очереди есть процессы, процесс удаляется с очереди. Определить максимальную длину очереди. 12. Программа моделирует обслуживание одного потока процессов одним центральным процессором компьютера без очереди. Если очередной процесс генерируется в момент, когда процессор свободный, процесс поступает на обработку в процессор, иначе процесс уничтожается. Определить процент уничтоженных процессов. 13. Программа моделирует обслуживание одного потока процессов двумя центральными процессорами компьютера без очереди. Если очередной процесс генерируется в момент, когда любой из процессоров свободный, процесс поступает на обработку в данный процессор, иначе процесс уничтожается. Определить процент уничтоженных процессов для двух одинаковых процессоров. 14. Программа моделирует обслуживание одного потока процессов двумя центральными процессорами компьютера с общей очередью. Если очередной процесс генерируется в момент, когда любой из процессоров свободный, процесс поступает на обработку, иначе процесс становится в очередь. Если один из процессоров освобождается, и в очереди есть процессы, процесс удаляется с очереди. Определить максимальный размер очереди для двух одинаковых процессоров. 15. Программа моделирует обслуживание одного потока процессов двумя центральными процессорами компьютера с двумя очередями. Если очередной процесс генерируется в момент, когда любой из процессоров свободный, процесс поступает на обработку в свободный процессор, иначе процесс помещается в ту с двух очередей, размер которой меньший. Определить максимальный размер для каждой из очередей для двух одинаковых процессоров. 16. Программа моделирует обслуживание двух потоков процессов с разными параметрами центральным процессором компьютера. Для каждого потока задается своя очередь. Если очередной процесс генерируется в момент, когда процессор свободный, процесс поступает на обработку на процессор, иначе процесс становится в свою очередь. Если процессор освобождается, он берет на обработку процесс из первой очереди и, только в том случае, если первая очередь свободная, процессор берет на обработку процесс из второй очереди. Определить максимальный размер для каждой из очередей. 17. Программа моделирует обслуживание одного потока процессов одним центральным процессором компьютера с одной очередью заданного размера. Если очередной процесс генерируется в момент, когда процессор свободный, процесс поступает на обработку в процессор, иначе процесс поступает в очередь. Если процессор свободный и в очереди есть процессы, процесс удаляется с очереди. Если размер очереди превышает заданный размер, процесс уничтожается. Определить процент уничтоженных процессов. 18. Программа моделирует обслуживание одного потока процессов двумя центральными процессорами компьютера с общей очередью заданного размера. Если очередной процесс генерируется в момент, когда любой из процессоров свободный, процесс поступает на обработку, иначе процесс становится в очередь. Если размер очереди превышает заданное значение, процесс уничтожается. Определить максимальный размер очереди и процент уничтоженных процессов для двух одинаковых процессоров. 19. Программа моделирует обслуживание двух потоков процессов с разными параметрами двумя центральными процессором компьютера. Для каждого потока задается своя очередь. Процесс из каждого потока поступает на свой процессор, и лишь в том случае, когда в своей очереди нет процесса, процессор берет на обработку чужой процесс. Определить максимальный размер для каждой из очередей. 20. Программа моделирует обслуживание двух потоков процессов с разными параметрами двумя центральными процессором компьютера. Для каждого потока задается своя очередь. Процесс из каждого потока поступает на свой процессор, и лишь в том случае, когда длина своей очереди не превышает заданного для этой очереди размера, а длина другой очереди превышает заданный для нее размер, процессор берет на обработку чужой процесс. Определить максимальный размер для каждой из очередей. 21. Программа моделирует обслуживание одного потока процессов двумя центральными процессорами компьютера с общей очередью. Если очередной процесс генерируется в момент, когда первый процессор свободный, процесс поступает на обработку, иначе процесс становится в очередь. Если размер очереди превышает заданное значение, процесс поступает на обработку во второй процессор. Определить общее количество процессов и отношения ( в процентах) обработанных процессов к общему количеству процессов, которые были згенеровані, для обеих процессоров. 22. Программа моделирует обслуживание двух потоков процессов с разными параметрами двумя центральными процессором компьютера. Для каждого потока задается своя очередь. Процесс из каждого потока поступает на первый процессор, и лишь в том случае, когда длина одной из очередей превышает заданную для нее величину. Определить общее количество процессов и отношения ( в процентах) обработанных процессов к общему количеству процессов, которые были згенеровані, для обеих процессоров. 23. Программа моделирует обслуживание двух потоков процессов с разными параметрами одним центральным процессором компьютера без очереди. Процесс из каждого потока поступает на процессор, но если при обработке процесса генерируется процесс из того же потока, обрабатываемый процесс считается утраченным. Однако, если при обслуживании процесса из второго потока генерируется процесс первого потока, то процесс уничтожается и начинается обработка процесса из первого потока. Определить процент уничтоженных процессов для первого и второго потоков. 24. Программа моделирует обслуживание одного потока процессов двумя центральными процессорами с одной очередью. Когда процесс отдаляется с очереди, он сначала поступает на обработку в первый процессор. Как только процесс обработки заканчивается, процесс обрабатывается на второму процессоре, а на первый процессор поступает очередной процесс с очереди (если очередь не пустая). Процесс на первом процессоре ждет окончания обработки предыдущего процесса на второму процессоре (если обработка предыдущего процесса еще не закончилась). Определить максимальную длину очереди. 25. Программа моделирует обслуживание двух потоков процессов с разными параметрами одним центральным процессором и одной очередью. Если згенорований процесс второго потока и процессор занят, процесс поступает в очередь. Если згенорований процесс первого потока, то, если процессор обрабатывает процесс первого потока, то процесс уничтожается. Если же процессор обрабатывает процесс второго потока, то процесс врывается и возвращается в очередь. Определить максимальную длину очереди, процент уничтоженных процессов первого потока и количество прерванных процессов второго потока. Контрольные вопросы Типы многозадачности. Какими способами можна создать поток. Зачем используются приоритеты потоков. С помощу какого метода можно установить приоритет потоков. Способы синхронизации потоков. Список используемой литературы Основная литература Г.Шилдт. Полный справочник по Java SE6 , 7-е изд. – М.: "Вильямс",2007 Б.Эккель. Философия Java , 4е изд. – М.: "Питер" ,2009 Шилдт Г., Ноутон П. Java 2– М.: "Вильямс", 2007 Дополнительная литература Нотон П.JAVA:Справ.руководство:Пер.с англ./Под ред.А.Тихонова.-М.:БИНОМ:Восточ.Кн.Компания,1996:Восточ.Кн.Компания.-447с..-(Club Computer) Патрик Нотон, Герберт Шилдт Полный справочник по Java.- McGraw-Hill,1997, Издательство "Диалектика",1997 Дэвид Флэнэген Java in a Nutshell.- O'Reilly & Associates, Inc., 1997, Издательская группа BHV, Киев, 1998 Ренеган Э.Дж.(мл.)1001 адрес WEB для программистов:Новейший путеводитель программиста по ресурсам World Wide Web:Пер.с англ..-Минск:Попурри,1997.-512с.ил. Сокольский М.В.Все об Intranet и Internet.-М.:Элиот,1998.-254с.ил. Чен М.С. и др.Программирование на JAVA:1001 совет:Наиболее полное руководство по Java и Visual J++:Пер.с англ./Чен М.С.,Грифис С.В.,Изи Э.Ф..-Минск:Попурри,1997.-640с.ил.+ Прил.(1диск.) Майкл Эферган Java: справочник.- QUE Corporation, 1997, Издательство "Питер Ком", 1998 Джо Вебер Технология Java в подлиннике.- QUE Corporation, 1996, "BHV-Санкт-Петербург",1997 Джейсон Мейнджер Java: Основы программирования.- McGraw-Hill,Inc.,1996, Издательская группа BHV, Киев,1997 И.Ю.Баженова Язык программирования Java.- АО "Диалог-МИФИ", 1997 Джон Родли Создание Java-апплетов.- The Coriolis Group,Inc.,1996, Издательство НИПФ "ДиаСофт Лтд.",1996 |