Programación concurrente

Índice

1. Creación de hilos básicos
2. Pares e impares
3. Cuenta bancaria
4. Lectores y escritores
5. Sistema de reservas de asientos en un cine
6. Cola sincronizada
7. Suma en paralelo
8. Productor-Consumidor
9. Problema de los filósofos cenando

Creación de hilos básicos

1. Escribir un programa que cree un hilo extendiendo la clase Thread y otro hilo implementando la interfaz Runnable. Ambos hilos deben imprimir mensajes en la consola en un ciclo infinito. Observar el orden en que se imprimen los mensajes.

2. Modificar el programa anterior para que los hilos compartan el acceso a una variable de tipo int. Ambos hilos deben, en un ciclo infinito, imprimir el valor actual de la variable y luego incrementarla.

   Observar el comportamiento. Agregar bloques synchronized donde corresponda para asegurar que el comportamiento es correcto.

Pares e impares

Escribir un programa que utiliza 2 threads, uno imprimiendo números pares y el otro números impares, alternándose desde 1 hasta un número dado. Implementar sincronización utilizando Locks y Conditions para asegurar que los números se imprimen en el orden correcto.

Solución

Cuenta bancaria

Sean las clases CuentaBancaria y Transaccion. ¿Es la implementación thread-safe? Si deseamos ejecutar muchas transacciones en paralelo, ¿qué modificaciones habría que hacer? Implementar una simulación con N cuentas y M transacciones ejecutándose en T threads.

public class CuentaBancaria {
    private int saldo;

    public int verSaldo() { return saldol }
    public void depositar(int cantidad) { saldo += cantidad; }
    public void extraer(int cantidad) { saldo -= cantidad; }
}

public class Transaccion {
    private final CuentaBancaria origen;
    private final CuentaBancaria destino;
    private final int cantidad;

    public void ejecutar() {
        origen.extraer(cantidad);
        destino.depositar(cantidad);
    }
}

Lectores y escritores

Modificar la implementación del ejercicio anterior para asegurar que varios lectores pueden acceder en paralelo a verSaldo, pero solo un escritor puede acceder a depositar o extraer, y ningún lector puede acceder mientras un escritor está escribiendo.

Sistema de reservas de asientos en un cine

Diseñar un sistema donde múltiples usuarios pueden reservar asientos en un cine, en forma concurrente. Sincronizar correctamente para garantizar que dos usuarios no reserven el mismo asiento al mismo tiempo.

Cola sincronizada

Implementar una clase ColaSincronizada, que recibe como parámetro un número entero N indicando su capacidad máxima. Si la cola está llena, el método encolar debe bloquear hasta que haya lugar y el elemento haya sido encolado satisfactoriamente. Si la cola está vacía, desencolar debe bloquear hasta que haya un elemento para desencolar.

Suma en paralelo

Crea un programa en Java que calcule la suma de un gran arreglo de números en paralelo utilizando varios hilos. Dividir el arreglo en partes iguales y asignar cada parte a un hilo para que calcule su suma. Luego, sumar los resultados parciales para obtener el resultado final.

Productor-Consumidor

Implementar el ejercicio anterior utilizando un modelo de productor-consumidor, utilizando dos colas sincronizadas Q1 y Q2:

1. En 1 thread: Separar el arreglo en partes iguales. Encolar en Q1 cada una de las secciones.
2. En K threads: Desencolar de Q1 una sección del arreglo y sumar los elementos. Encolar en Q2 el resultado.
3. En 1 thread: Desencolar todos los resultados parciales de Q2 y sumarlos.

Problema de los filósofos cenando

Implementar una solución al problema de los filósofos cenando utilizando hilos en Java. En este problema, varios filósofos comparten una mesa redonda y alternan entre pensar y comer. Sin embargo, solo pueden comer si pueden agarrar dos tenedores adyacentes. Sincronizar correctamente para evitar deadlocks.