TP-systemes-concurrents/TP2/Mutex/MX_README.md

Exclusion mutuelle et synchronisation élémentaire

Objectifs

• réfléchir sur les protocoles de base de gestion de la cohérence par exclusion mutuelle
• première approche de la synchronisation de processus au travers de l'utilisation d'un mécanisme élémentaire de verrouillage/déverrouillage

Préparation

Les verrous Java (complément)

Au sein d'un bloc synchronized contrôlé par un objet unObj, il est possible de réaliser une synchronisation élémentaire au moyen des deux méthodes suivantes, fournies par tout objet :

• unObj.wait() libère l’accès exclusif à unObj et bloque l’activité appelante en attente d’un réveil via une opération
• unObj.notify() ou unObj.notifyAll() qui réveille une (ou toutes les) activité(s) bloquées sur unObj.wait()
• Remarques 1. les activités réveillées par notify sont mises en attente du verrou et ne poursuivent effectivement qu'une fois celui-ci obtenu 2. une activité en bloquée sur wait peut être réveillée spontanément... Il est donc conseillé que l'attente soit gardée par une condition logique, et que cette condition logique soit évaluée dans une boucle while, selon le schéma suivant : synchronized (obj) { while ( condition invalide ) { unObjbj.wait(); } <opérations à réaliser une fois la condition vérifiée > }

Exercices

Note : Pour les besoins de ce TP, la synchronisation des exercices qui suivent doit être traitée en utilisant des verrous, à l'exclusion de tout autre outil (sémaphores, moniteurs...). (Ces outils conviendraient, mais ce n'est pas l'objet de ces exercices.)

Exclusion mutuelle

1. La classe Peterson fournie dans l'archive propose une implémentation du protocole d'exclusion mutuelle de Peterson vu en cours. Vérifiez et complétez éventuellement cette implémentation.

2. L'ordre des deux premières affectations de la méthode entrer() (lignes 29 et 30 : Peterson.demande[id] = true; et Peterson.tour = di ;) est-il important ? Pourquoi ?

3. La classe java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean propose une implantation logicielle de primitives de type TestAndSet, CompareAndSwap... - Implanter le protocole d'exclusion mutuelle pour N processus utilisant la primitive TestAndSet présentée en cours (planche 23) - Réaliser une version vivace du protocole, garantissant que toute demande d'entrée en section critique finira par être servie. - Comparer les performances des deux versions, entre elles et par rapport à une version utilisant un bloc synchronized pour assurer l'exclusion mutuelle. - Comparer, pour 2 processus, ces versions à une version utilisant le protocole de Peterson

Schéma producteurs consommateurs

4. Compléter la classe TamponBorné fournie, qui ne comporte aucune synchronisation, afin de gérer convenablement les accès concurrents.

• seules les méthodes déposer et retirer de la classe TamponBorné sont à modifier. Les parties du code où l'on suggère d'intervenir sont signalées par un commentaire //*** A compléter

• le test intégré à l'application est conçu pour vérifier le comportement attendu suivant :

  	* initialement, les consommateurs doivent attendre, car le tampon est vide
  	* les consommateurs retirent des entiers différents, dans l'ordre croissant,
  		sans trous dans la numérotation
  	* progressivement, de plus en plus de producteurs doivent attendre
  

Vous pouvez commencer par exécuter le code fourni sans synchronisation, et constater qu'il ne produit pas vraiment le comportement attendu...