====== Σηματοφορείς ======
Ο σηματοφορέας είναι μία οντότητα συγχρονισμού μεταξύ ανεξάρτητων ροών εργασίας. Ας υποθέσουμε ότι έχουμε ένα buffer Ν θέσεων μηνυμάτων μέσω του οποίου επικοινωνούν δύο διεργασίες. Αρχικά το buffer είναι άδειο, η διεργασία Α προσθέτει μηνύματα στο buffer και η διεργασία Β τα διαβάζει και τα αφαιρεί από το buffer. Η διαδικασία υπόκειται στους εξής περιορισμούς:
- Η διεργασία Β δεν μπορεί να διαβάσει από το buffer εάν το buffer είναι κενό.
- Η διεργασία Α δεν μπορεί να γράψει στο buffer εάν το buffer είναι γεμάτο.
Ας υποθέσουμε ότι ορίζουμε ένα σηματοφορέα ως εξής. Αρχικά ο σηματοφορέας έχει μία αρχική ακέραια τιμή μεγαλύτερη ή ίση με το μηδέν. Κάθε φορά που λαμβάνουμε ένα resource (θα εξηγηθεί) η τιμή του σηματοφορέα μειώνεται κατά 1, ενώ κάθε φορά που επιστρέφουμε ένα resource η τιμή αυξάνεται κατά 1. Εάν ο σηματοφορέας λάβει την τιμή μηδέν δεν μπορούμε να λάβουμε άλλο resource και η διεργασία που προσπαθεί να λάβει το resource μπλοκάρει.
Για το παραπάνω πρόβλημα ορίζουμε δύο σηματοφορείς (//write// και //read//) ως εξής:
- Ένας σηματοφορέας //writeSem// με αρχική τιμή Ν (Ν permits). Κάθε φορά που γράφουμε 1 μήνυμα στο buffer ο σηματοφορέας μειώνει την τιμή του κατά 1, ενώ κάθε φορά που διαβάζουμε 1 μήνυμα από το buffer ο σηματοφορέας αυξάνει την τιμή του κατά 1.
- Ένας σηματοφορεας //readSem// με αρχική 0. Κάθε φορά που γράφουμε 1 μήνυμα στο buffer ο σηματοφορέας αυξάνει την τιμή του κατά 1, ενώ κάθε φορά που διαβάζουμε 1 μήνυμα από το buffer ο σηματοφορέας μειώνει την τιμή του κατά 1.
Όταν το buffer είναι άδειος ο σηματοφορέας //readSem// έχει την τιμή 0 και η διαδικασία B μπλοκάρει μέχρι να γραφεί κάτι σε αυτό. Εάν το buffer είναι γεμάτο ο σηματοφορέας write έχει την τιμή 0 και η διαδικασία A μπλοκάρει μέχρι να διαβαστεί κάτι από το buffer.
Ο κώδικας για το γράψιμο και το διάβασμα στο buffer δίνεται σχηματικά ως εξής:
// γράψιμο
writeSem.down()
buffer.write(msg);
readSem.up();
// διάβασμα
String msg;
readSem.down()
msg = buffer.read();
writeSem.up();
Ο κώδικας για ένα σηματοφορέα γενικής χρήσης δίνεται παρακάτω:
public class Semaphore {
byte value = 1;
public Semaphore(byte init_value) {
value = init_value;
}
public synchronized void down() {
while(value==0) {
try {
wait();
} catch(InterruptedException ex) {}
}
value--;
}
public synchronized void up() {
value++;
notifyAll();
}
}