3468

Задание 2. В созданной программе реализовать следующие возможности управления потоками:

-замедление выполнения потока;

-приостановка выполнения потока и его возобновление;

-ожидание потоком завершения другого потока.

Вопросы по теме:

1.Совместные элементы процесса и индивидуальные элементы потока.

2.Модели управления потоками.

52

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4. МЕТОДЫ СИНХРОНИЗАЦИИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ НЕСКОЛЬКИМИ ПОТОКАМИ

Цель работы: изучить способы синхронизации потоков в многопоточных приложениях, создать приложение, использующее различные методы синхронизации.

Для выполнения лабораторной работы требуется написать программы, реализующие различные механизмы синхронизации и взаимоисключения потоков.

Краткие теоретические сведения

Взаимоисключения

Совместное использование общего ресурса различными задачами (или процессами) решают путем взаимоисключения, т.е. путем предоставления каждому процессу монопольного исключительного права доступа к разделяемым данным.

Если они выполняют операции, не приводящие к конфликтным ситуациям, они должны работать параллельно.

Поведение процессов в критической области представлено на рис. 39.

Рис. 39. Поведение процессов в критической области

53

Требования к критическому участку:

в любой момент времени только один процесс может находиться внутри критического участка;

ни один процесс не может оставаться внутри критического участка бесконечно долго;

ни один процесс не должен ждать бесконечно долго входа в критический участок.

Механизмы межпроцессного взаимодействия 1. Семафоры

Это механизм, предложенный для синхронизации поведения процессов (концепцию описал Дейкстра 1965 году)

Механизм взаимоисключения может быть реализован с помощью семафоров:

•двоичных,

•считающих.

С семафором связаны инициализация и две операции:

•P(s) - закрытие,

•V(s) - открытие.

Двоичный семафор имеет два состояния:

•0 (закрытый семафор),

•1 (открытый).

При инициализации семафора определяется его начальное состояние:

ИнициализацияСемафора(s, 1); или ИнициализацияСемафора(s, 0);

Операция P(s): if s = 1

then s := 0 { закрыть семафор }

else блокировать обратившийся процесс по s;

54

установить на выполнение готовый процесс;

Операция V(s):

if список процессов, ожидающих s, не пуст then деблокировать процесс, ожидающий S else s := 1; { открыть семафор }

Считающие семафоры полезны при выделении одиночного ресурса из общего пула.

При инициализации в s заносят количественный показатель объема ресурсов пула.

Операция P(s): if s > 0

then s := s - 1 else ожидать на s;

Операция V(s):

if список процессов, ожидающих s не пуст then разрешить одному процессу работать else s := s + 1;

2. Мьютекс

Это упрощенная версия семафора, которая может находиться в одном из двух состояний — блокированном или неблокированном.

3. Монитор

Это механизм организации параллелизма, который содержит как данные, так и процедуры, необходимые для обеспечения доступа к неразделяемым ресурсам.

В простейшем случае монитор состоит из мьютекса и набора процедур, взаимодействующих с общим ресурсом.

55

4. Передача сообщений

Для решения проблемы согласованности процессов при передаче информации, существуют специальные механизмы обмена данными, основанные на мьютексах.

Это системные вызовы:

•send() - посылает сообщение заданному адресату,

•recieve() - получает сообщение от указанного источни-

ка.

Если сообщения нет, второй запрос блокируется до поступления сообщения либо немедленно возвращает код ошибки.

5. Барьеры

Некоторые приложения делятся на фазы, и существует правило, что процесс не может перейти в следующую фазу, пока к этому не готовы все остальные процессы.

Этого можно добиться, разместив в конце каждой фазы барьер. Когда процесс доходит до барьера, он блокируется, пока все процессы не дойдут до барьера.

Пример барьера приведен на рис. 40.

56

Рис. 40. Пример барьера

Таблица 4 Сравнительная характеристика объектов синхронизации

Продолжение табл. 4

Задание 1. Имеется массив целых чисел, который нужно инициализировать восходящими значениями. Сначала надо "пройти" по массиву и установить значения от 1 до 128, а затем переинициализировать этот массив значениями от 128 до 255. После этого необходимо отобразить финальный поток в окне списка.

Составить программу для данной задачи. Выполнение инициализаций реализовать в двух отдельных потоках.

Ход выполнения задания:

1.Создать Windows приложение в среде Microsoft Visual C# 2008 Framework 3.5

2.Добавить на форму объект Button1, организовать выход из приложения, используя метод Close();

3.В тексте программы после метода, который инициализирует компоненты формы, добавить описание статистического одномерного массива, размерностью 128 элементов:

static int[] mas= new int[128];

4. Добавить метод, инициализирующий массив заданными в задании значениями:

public void Initmassiv(int n) // 1 или 128

{

for (int i = 0; i < 128; i++)

{

massiv[i] = i + n;

}

}

59

5.Добавить на форму объект Button2 для проведения инициализации массива и объект TextBox1 для выдачи результатов работы

6.По щелчку на объект Button2 организовать инициализацию массива сначала одними значениями, затем другими (по заданию) и выдать результат инициализации:

Initmassiv(1);

Initmassiv(128);

for (int i = 0; i < 128; i++) textBox1.Text += massiv[i] + " ";

7.Запустить программу на выполнение. Пример экранной формы программы инициализации массива от 0 до 128 и от 128 до 255 представлен на рис. 41.

Рис. 41. Экранная форма программы инициализации массива

60