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Implementaci n de Threads Una forma de usar Threads en Java es creando una nueva clase que extienda la ... Programar un m todo main que en un ciclo infimito se ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Qu


1
Qué pasa cuando varios clientes tratan de
conectarse al mismo teimpo a un servidor
  • Una forma es ir atendiéndolos de a uno en un
    ciclo como en el programa que atiende pedidos de
    archivos
  • Se acepta una conexión
  • se lee la petición
  • se lee desde el
  • archivo y se escribe en el socket hasta encontrar
    una marca de fin de archivo
  • A este tipo de servidores se les llama servidores
    iterativos
  • El problema es que todo cliente tiene que esperar
    su turno para ser atendido
  • Si uno de ellos pide un archivo muy grande los
    demás tienen que esperar
  • La mayor parte de la espera es debido a
    operaciones de IO, hay capacidad de CPU ociosa !

2
Un Servidor Concurrente
  • Un servidor concurrente atiende a varios clientes
    al mismo tiempo.
  • Más aún, mientras está atendiendo sigue
    escuchando
  • El problema es que todo cliente tiene que esperar
    su turno para ser atendido
  • Si uno de ellos pide un archivo muy grande los
    demás tienen que esperar
  • La mayor parte de la espera es debido a
    operaciones de IO, hay capacidad de CPU ociosa !
  • Se trata de crear un nuevo proceso o línea de
    ejecución cada vez que un cliente llega a pedir
    un servicio.

3
Algoritmo de Servidor Concurrente
  • Programa principal o master del servidor
  • 1- Crear un Socket de servidor
  • En un ciclo infinito
  • 2- aceptar requerimientos de clientes
  • 3- cuando llega una petición de un cliente
    crear un nuevo
  • proceso esclavo que atienda
    paralelamente la petición
  • (esto no debe bloquear la ejecución del
    programa master
  • del servidor)
  • 4 - volver a 2.
  • Proceso esclavo
  • 1- Recibir los parámetros de la comunicación
    (socket o flujos de entrada y/o salida)
  • 2- Atender al cliente (ej leer el nombre del
    archivo, transmitir el archivo)
  • 3- Retornar (desaparecer !)

4
Cómo (y por qué) crear procesos paralelos
  • Si existe sólo una CPU, Por qué crear procesos
    paralelos?
  • Porque algunos programas se escriben más
    fácilmente así. De hecho, la programación de un
    servidor es a veces más fácil si se hace de esta
    manera.
  • Porque sí hay más de un procesador !!!!!
    (dónde?)
  • El concepto de procesos paralelos implentados a
    nivel de S.O. aparecen con UNIX y C.
  • La forma de crearlos es ejecutando una función
    llamada fork()
  • int i fork() provoca que se cree un proceso
    exactamente igual al que se está ejecutando.
  • La única diferencia es que en el proceso hijo (el
    nuevo creado) la variable i vale cero. Esto se
    usa para saber quién soy yo.
  • En programación de servidores concurrentes, si
    soy el hijo ejecuto la parte que corresponde al
    proceso esclavo.
  • Si soy el padre (i tiene un valor distinto de
    cero y es el id del proceso hijo creado) sigo
    recibiendo peticiones

5
Ejemplo de procesos paralelos en C (muy
simplificado)
  • main()
  • int pid, msock, ssock
  • sock passivesock(port, tcp, qlen)
  • / ver capítulo 10.4 del libro Internetworking
    with tcp/ip de Douglas Commer para ver cómo se
    implementa /
  • while(1)
  • ssock accept(msock, fsin, alen)
  • pid fork()
  • if (pid 0)
  • atender al cliente
  • retornar

6
Problemas con el fork() en UNIX
  • La creación del proceso paralelo es costosa en
    tiempo.
  • En algunos textos se sugiere que se podrían crear
    los procesos paralelos al levantar el servidor.
    Cuando llegue un cliente simplemente se le pasan
    los datos por medio de un pipe que se crea entre
    el proceso padre y el proceso hijo
  • El proceso paralelo duplica exactamente todo el
    ambiente en el cual estaba corriendo el proceso
    original, incluso aquellas variables que no
    necesita !!!
  • No es fácil manejar procesos paralelos, ya que si
    no se terminan en forma normal pueden quedar
    consumiendo recursos indefinidamente.
  • La única información que tiene el padre para
    controlarlos es su identificación al crearlos.
  • Muchas veces se prefiere usar el método select,
    que lo que hace es preguntar de una serie de
    puntos de lectura de datos (en este caso sockets)
    cuál está listo para ser leído este puede ser
    uno de los sockets de comunicación con cliente
    (en un arreglo) o el socket por donde se escuchan
    las peticiones (recordar que el IO es lo más
    lento en todo esto)

7
En JAVA se prefiere usar Threads
  • Un thread es una secuencia o flujo de de
    instrucciones que se ejecutan dentro de un
    programa. Tiene un comienzo y un fin. Entonces
    qué diferencia tiene con un proceso ?
  • El thread sólo puede ser creado dentro de un
    proceso. Y un proceso (programa) puede crear
    varios threads dentro de él que se ejecutan en
    paralelo.
  • Entonces, qué diferencia tiene con el fork(). El
    programa principal está conciente de los
    threads que existen, hay variables que los
    identifican. Pueden ser creados, inicializados,
    sustendidos, reactivados o parados por el el
    programa que los creó.
  • El programa principal puede darles parámetros
    distintos a cada thread. Los thread se pueden
    programar con la canatidad de variables
    necesarias para su ejecución (no lo heredan TODO)

8
Usando threads para atender multiples clientes de
un Servidor de Sockets
  • La forma de implementar servidores que atiendan a
    varios clientes paralelamente a la vez es
    combinando threads con sockets
  • El servidor abre un ServerSocket desde donde oye
    ciualquier intento por conectarse con él de un
    cliente.
  • Una vez establecida la conexión, abre un socket
    normal e inicia un thread que atiende a este
    cliente. El socket abierto se pasa como
    parámetro. De esa manera puede seguir oyendo por
    el ServerSocket sin estar bloqueado.
  • El thread tiene un método run que atiende los
    pedidos del cliente
  • El cliente se conecta al servidor sin saber que
    finalmente será un socket el que está
    atendiéndolo.

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Implementación de Threads
  • Una forma de usar Threads en Java es creando una
    nueva clase que extienda la clase Thread y
    sobreescribir el método run.
  • Los threads son una clase existente. Esta clase
    se debe extender para hacer una clase derivada
    que haga lo que nosotros queramos.
  • Lo que un thread en particular hace cuando se
    echa a correr se programa en un método llamado
    run de la clase extendida de Thread..
  • El método run ejecuta cuando a un objeto de esta
    clase se le aplica el método start()
  • El encabezado de una clase Thread será
  • public class MiThread extends Thread
  • Y en alguna parte deberá aparecer
  • public void run()
  • //aquí va lo que queremos que se haga en paralelo

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Ejemplo de Threads Como clase nueva
  • public class SimpleThread extends Thread
  • public SimpleThread(String str)
  • super(str)
  • public void run()
  • for (int i 0 i lt 10 i)
  • System.out.println(i " "
    getName())
  • try
  • this.sleep((int)(Math.ra
    ndom() 1000))
  • catch (InterruptedExceptio
    n e)
  • System.out.println("DONE! "
    getName())
  • El método this.sleep(milisegundos) debe ir en un
    bloque try and catch

11
Ejemplo de Threads Uso de la clase nueva
  • public class TwoThreadsTest
  • public static void main (String
    args)
  • SimpleThread t1,t2
  • t1 SimpleThread("Jamaica")
  • t2 SimpleThread("Fiji")
  • t1.start() t2.start()
  • El método start() inicia la ejecucón de un
    thread. Esto implica que se empieza a ejecutar el
    código escrito en el método run del thread.
    También existen otros métodos que se le pueden
    aplicar a un thread suspend(), resume(), stop().

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Qué pasa no se puede usar extends?
  • Si el servidor también tiene una interfaz gráfica
    (extends Frame) o está en un applet (extends
    Applet) no puede a la vez extender el thread
  • Se usa la implementación de la interfaz Runnable,
    lo que implica que la clase debe implementar el
    método run().
  • Para iniciar una ejecución paralela del método
    run se debe crear un objeto de la clase Thread,
    al cual se le pasa como parámetro el objeto
    servidor (con lo cual también tiene acceso a sus
    recursos)
  • El método run del servidor se ejecuta cuando se
    aplica el método start() sobre el objeto Thread
    recién creado.

13
Ejemplo implementar Runnable
  • Ver (y ejecutar) programa NoSincron.java
  • De esta forma se comparte obligadamente los
    recursos del servidor entre todos los procesos
    esclavos
  • De la otra forma es más bien una opción, (pasar
    un puntero al servidor cuando se crea un objeto
    thread)
  • De cualquier forma, será frecuente el compartir
    recursos y por lo tanto la admistración de ellos
    es importante

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Regiones críticas y semáforos en Java
  • Java provee estos dos mecanismos para controlar
    elacceso a datos compartidos de modo que haya un
    solo tread ejecutando un pedazo de código
  • Se puede declarar un método enterocomo región
    crítica (ver sincron1)
  • Se puede usar el semáforo que cada objeto posee
    (ver sincron2)

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Cómo usar threads para hacer servidores
concurrentes
  • Hacer una clase Thread que tenga como variables
    de un objeto un socket y flujos de entrada y/o
    salida.
  • Programar el constructor de modo que reciba como
    parámetro un socket y haga todo lo necesario para
    dejar inicializado el ambiente para empezar a
    atender al cleinte (por ejemplo, abrir flujos de
    datos de entrada y/o salida del socket recibido)
  • Programar el método run de modo que implemente el
    protocolo necesario.
  • Programar un método main que en un ciclo infimito
    se ponga a escuchar en un port dado la llegada de
    clientes.
  • Con cada cliente nuevo crear un thread nuevo y
    pasar como parámetro el socket

MultiFileServer
MultiFileThread
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Programemos algo bien simple
Bla bla from keyboard
Bla bla
Talk Server
Talk client
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Programemos algo no tan simple
Bla bla
Talk client
Talk Server
Talk client
Talk Server
Bla bla
  • Cualquiera puede iniciar la llamada
  • Cuando esta contestando no puede llamar
  • Cuando está llamando no puede contestar
  • Por ahora, sólo el servidor puede mandar
    mensajes
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