Monitores

Idea desarrollada en los años 70 Brinch-Hansen y Hoare <ref>http://java.sun.com/developer/Books/performance2/chap4.pdf</ref>que notaron los siguientes problemas con respecto al uso de los semáforos:

• Los semáforos son difíciles de usar. Es frecuente que el programador cometa errores al emplearlos.
• El compilador no asiste al programador en el desarrollo de programas concurrentes mediante semáforos, pues no ofrece ningún tipo de validación en tiempo de compilación.
• No hay nada que obligue a usarlos. Puede suceder que el programador los necesite y lo desconozca
• Son independientes del recurso compartido

Los monitores tienen que estar integrados en el lenguaje de programación.

Definición

Un monitor es una estructura del lenguaje cuyas principales características son:

• Los datos son privados.
• Ofrecen una serie de métodos públicos para acceder a dichos datos.
• En cada momento sólo puede haber un proceso activo en algún método del monitor, es decir, ejecutando código de esos métodos públicos del monitor. Seria equivalente a decir que el recurso que queremos compartir se declara como monitor. Los procesos que usan el monitor son independientes unos de otros y cuando deseen usar el recurso, llamarán a los métodos del monitor que implementen la operación que se desea ejecutar.

Permiten organizar procesos en espera mediante:

• Variables de condición: lista de procesos inicialmente vacía.
• Primitivas: wait(c), añade el proceso p invocante a c y proceso p bloquea; signal(c), selecciona a uno de los procesos en c y lo pone en preparado.

class recursoCompartido {

    public int get(void);
    public void set(int valor);
    private int recursoCompartido;
    private Semaforo s = 1;

    public int get(void){
        int ret;
        down(s);
        ret = recursoCompartido;
        up(s);
        return ret;
    }

    public void set(int valor){
        down(s);
        recursoCompartido = valor;
        up(s);
    }
}

Como vemos, los monitores se implementan con semáforos, son una abstracción de los mismos.

Ejemplo en Java

Ejemplo de sincronización mediante monitores en el que 5 hilos modifican dos variables. El hilo principal va mostrando el contenido de las variables. Si quitamos la clausula synchronized podemos ver como las variables no se modifican a la vez.

public class Principal {
	public static void main(String[]args){
		Cont c=new Cont();
		for(int i=0;i<5;i++){
			new Hilo(c);
                }
		while(true){
			c.mostrar();
			try{
				Thread.sleep(20);
			}catch(InterruptedException e){}
		}
	}
}
class Hilo extends Thread{
	static int i=0;
	int h; 
	Cont c;
	public Hilo(Cont c){
		this.setDaemon(true);
		this.c=c;
		h=i++;
		this.start();
	}
	public void run(){
		while(true){
			c.incrementar();
			//System.out.println("Ahora se está ejecutando el hilo "+h);
			try{
				sleep(20);
			}catch(InterruptedException e){
				
			}
		}
	}
}

class Cont{
	int a=0;
	int b=0;
	synchronized  public void incrementar(){
		a++;
		b++;
	}
	public void mostrar(){
		System.out.println("a: "+a+"\tb: "+b);
	}
}

Fuentes

<references/>