Programación concurrente¶

En este tema se introuce la noción de proceso, tarea y hebra o hilo y revisa los modelos que utilizan los diseñadores de lenguajes y de sistemas operativos. El término tarea se utiliza genéricamente para representar una actividad concurrente. Se aprovecha también este tema pra estudiar la distribución de tareas cuando se dispone de multiprocesadores o de sistemas distribuidos. Dejándose para los siguientes dos temas la comunicación entre tareas.

La programación concurrente es el nombre que se le da a las notaciones y expresiones que permiten expresar paralalelismo potencial y resolver problemas de sincronización y comunicación.

Un programa secuencia -> contiene un único camino de ejecución.
Un programa concurrente son varios procesos secuenciales autónomos y en paralelismo potencial.

En los sistemas operatios un proceso contiene un hilo de control que normalmente se ejecuta en su propia máquina virtual. Se crean diferentes hilos de proceso dentro de un programa que tienen acceso libre a la memoria compartida por este, estos hilos se denominan hebras o tareas.

Las hebras o tareas que se ejecutan independientemente del sistema operavio y a nivel de aplicación se llaman fibras.

Tipos de implementación¶

Se multiplexa la ejecución de las diferentes tareas en un único procesador multiprogramación
Se ejecutan las tareas en un sistema multiprocesador con memoria compartida multiprocesamiento
Se ejecutan en varios procesadores sin memoria compartida Sistemas distribuidos

El RTTS (sistema de soporte de tiempo de ejecución) se sitúa entre el hardware y la aplicación para gestionar las disferentes tareas.

Mecanismos básicos de los lenguajes concurrentes¶

Expresión de actividades concurrentes
Sincronización entre las actividades concurrentes.
Primitivas de soporte de comunicación entre tareas.

Comportamiento entre las tareas¶

Independientes -> No se comunican ni se sincronizan en ningún momento.
Cooperativas -> necesitan comunicarse y sincronizarse entre ellas.
Competitivas -> se dan casos en los que se dispone de recursos limitados, las tareas compiten para usar estos recursos.

Diferencias en la noción de tareas en los diferentes lenguajes¶

Estructura
- Estática -> el número de tareas no varia y se conoce en tiempo de compilación.
- Dinámica -> varia el número de tareas en tiempo de ejecución.
Nivel
- Anidado -> las tareas se definen en cualquier nivel.
- Plano -> todas las tareas son definidas en el mismo nivel
Granularidad
- Gruesa -> pocas tareas con larga duración.
- Fina -> muchas tareas con poca duración.
Inicialización y terminación

Las relaciones entre tareas¶

Las relaciones entre tareas pueden dar paso a una jerarquía de tareas:

Relación padre/hijo.
Relación guardián/dependiente -> El guardián no puede terminar su ejecución hasta que finalicen todos sus dependientes.

En el paradigma orientado a objetos los objetos puede ser:

Activos -> ejecutan acciones por si mismos
Reactivos -> solo realizan acciones al ser invocados por un objeto activo

Todo esto da lugar a diferentes tipos de entidades:

Pasiva -> reactiva sin restricciones de sincronización
Recurso protegido -> reactivo con restricciones, el acceso es por tanto protegido.

Los objetos activos tienen un hilo interno de ejecución.

Mecanismos básicos para representar la ejecución concurrente¶

Fork/join, especifica que la rutina invocada debe ejecutarse concurrentemente con el invocador
Cobegin, es una estructura que permite la ejecución concurrente de una serie de senticas que se especifcan como sigue: cobegin S1: S2: .... La ejecución termina cuando terminan de ejecutarse todas las sentencias.
Declaración explicita de tareas, se ha convertido en el mecanismo por excelencia para los lenguajes con mecanismos de programción en sistemas de tiempo real. Existen dos mecanimos principales para la declaración explicita de tareas en java:
- Creación de hilos extendiendo a la clase java.lang.Thread.
- Implementación de la interfaz “Runnable” cuyo método run permite la ejecución concurrente al ser sobreescrito.