Synchronisation de threads en Java TP1 : Observation

Synchronisation de threads en Java
TP1 : Observation
V.Marangozova-Martin
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Threads en Java
Vous êtes habitués à écrire des programmes séquentiels i.e des programmes
qui n’ont qu’un seul flot d’exécution qui exécute les instructions l’une après
l’autre. Les threads permettent d’avoir plusieurs activités en parallèle dans un
programme. Ce sont plusieurs flots d’exécution qui exécutent le même code et
qui partagent le même espace d’adressage (celui du processus qui les a créés). Les
threads peuvent partager ainsi des données et des ressources système (fichiers
ouverts, sockets, etc.).
La machine virtuelle Java 1 s’exécute comme un processus standard sur votre
système. Les activités parallèles au sein de cette machine prennent la forme de
threads.
Les threads Java peuvent être implémentés de deux manières.
Utilisation de la classe Thread La première méthode est d’étendre la
classe prédéfinie Thread :
// classes et interfaces predefinies Java , JDK
interface Runnable {
void run ();
}
public class Thread extends Object
implements Runnable {
void run () {...}
void start () {...}
...
}
1 Une
machine virtuelle est généralement utilisée pour émuler un autre matériel que celui sur
lequel a lieu l’execution. Elle permet l’exécuion de systèmes d’exploitation, de bibliothèques
et d’applicatons écrits pour d’autre types de matériel.
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Miage3, 2006-2007
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public class Compteur extends Thread {
public void run () {...}
}
public static main () {
Compteur c = new Compteur ();
c . start ();
}
}
L’héritage à partir de Thread est contraignant car il empêche tout autre
héritage (en Java, une classe ne peut hériter que d’une seule autre classe).
Utilisation de l’interface Runnable La deuxième manière de faire est
d’implémenter l’interface Runnable. Ceci permet l’héritage d’autres classes et
l’implémentation d’autres interfaces.
interface Runnable {
void run ();
}
public class Thread extends Object
implements Runnable {
void run () {...}
void start () {...}
...
}
public class Compteur implements Runnable{
public void run () {...}
}
public static main () {
Compteur c = new Compteur ();
new Thread( c ). start ();
}
}
}
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Préparation de l’environnement de travail
Les étudiants travailleront en binôme. Pour les séances de TP, créer un
répertoire dédié dans votre arborescence. Par exemple, <nom de login>/SR/.
Pour chaque TP, créer un répertoire dédié (<nom de login>/SR/TP1, <nom de
login>/SR/TP2, etc.).
Les classes java seront dans un sous-répertoire src (contenant les sources).
Les classes compilées seront dans un sous-répertoire classes.
Miage3, 2006-2007
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Pour compiler, se positionner dans le répertoire contenant src et classes
et taper la bonne commande.
Surtout, ne pas aller dans src pour compiler et ensuite copier les classes
dans classes...
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TP1 : Observation de threads
L’objectif de ce TD/TP est de vous faire programmer des threads en Java,
de vous faire observer le comportement des programmes à activités parallèles
(multi-threadés) et de vous montrer le besoin de synchronisation entre threads.
3.1
Environnement de travail
Nous travaillerons dans un environnement UNIX. Suivant les salles de TD/TP,
la connexion aux serveurs de l’UFR est soit directe, soit il faut passer par XWin
(à partir de postes Windows). Nous encourageons vivement l’utilisation de la
ligne de commande i.e les commandes de compilation et de lancement seront à
taper dans un terminal. L’utilisation d’Eclipse est possible. Cependant, attention, les makefiles ne seront pas fournis et si vous voulez utiliser Eclipse, ce sera
à votre charge de créer vos projets. Cela voudrait dire configurer le CLASSPATH, les répertoires contenant les classes sources et les classes compilées pour
que votre projet fonctionne correctement.
Les programmes Java pour ce TD/TP se trouvent dans le répertoire suivant :
∼marangov/PUBLIC/MIAGE3/TP1.tgz
Créer le répertoire TP1 chez vous, décompresser avec la commande
> tar xzvf TP1 . tgz
3.2
exempleThread1.java
Compiler et exécuter le programme exempleThread1.java (pour exécuter
plusieurs fois, il est possible d’utiliser exec.sh qui est fourni)
Le programme crée trois threads qui affichent 1000 fois respectivement "Hello",
"World" et "and Everybody".
Que pouvez-vous dire à propos de l’ordre de l’affichage ?Expliquer. Que
pouvez-vous dire à propos du nombre d’affichages ? Expliquer. Quel affichage
voyez-vous toujours ? Expliquer.
Miage3, 2006-2007
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Le programme utilise le héritage de Thread pour coder les threads. Changer
le code pour utiliser l’interface Runnable. Changer également la classe pour la
placer dans un paquetage exemple1. Réexécuter.
3.3
exempleThread2.java
Compiler et exécuter plusieurs fois le programme exempleThread2. Voyezvous tous les affichages ? Essayez d’augmenter les valeurs d’attente (le arguments
passés lors de la création des threads et utilisés pour les appels à sleep). Si vous
mettez de trop grandes valeurs, vous risquez de ne plus voir aucun affichage.
Pourquoi ?
Changer la classe pour la placer dans un paquetage exemple2.
3.4
exempleThread3.java
Dans ce programme, nous rajoutons la fonction join qui force le programme
principal d’attendre la terminaison des threads. Compiler le programme et exécuter plusieurs fois. Voyez-vous tous les affichages ?
Changer la classe pour la placer dans un paquetage exemple3.
3.5
exempleThread4.java
Dans ce programme, nous manipulons une variable partagée Tableau. Les
threads de ThreadDeposer incrémentent les valeurs du tableau, alors que les
threads ThreadRetirer décrementent ces valeurs. Logiquement, à la fin les valeurs doivent être égales à 0 puisque les threads incrémentant et décrementant
s’annulent. Compiler et exécuter plusieurs fois le programme. Y a-t-il des cas
où le résultat est différent ? Expliquer.
Modifier le programme pour utiliser l’interface Runnable.
3.6
exempleThread5.java
Pour corriger le problème dans l’exemple précédent, on définit les deux méthodes incTab et decTab en tant que synchronized. Compiler et exécuter le
programme. Quelles sont maintenant les valeurs observées ? Que remarquez vous
au niveau du temps d’exécution’ Expliquer.
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3.7
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exempleThread4.java
Modifier l’exemple pour que la variable partagée soit un compte et non un
tableau. Les opérations seront débiter, créditer et consulter. Est-ce que votre
solde est égal à 0 à la fin ?