Logo    
Деловая газета CitCity.ru CITKIT.ru - все об Open Source Форумы Все публикации Учебный центр Курилка
CitForum    CITForum на CD    Подписка на новости портала Море(!) аналитической информации! :: CITFORUM.RU
IT-консалтинг Software Engineering Программирование СУБД Безопасность Internet Сети Операционные системы Hardware

18.01.2017

Google
WWW CITForum.ru
С Новым годом!
2006 г.

Создание и тестирование многопоточной программы

Вячеслав Любченко

Постановка задачи. Пусть мы имеем двух спортсменов-бегунов и тренера, фиксирующего в динамике число шагов, которые они пробежали на тот или иной момент времени. В целях простоты бегуны стартуют одновременно, бегут с одинаковой скоростью и длина шага у них одна. Необходимо создать программу, моделирующую поведение бегунов и их тренера.

Модель решения. Можно условиться, что спортсмен имеет счетчик шагов, который на каждом шаге увеличивается на единицу. Достигнув заданного числа шагов, "бегуны" останавливаются. "Тренер" в процессе бега отслеживает текущее значения счетчиков каждого спортсмена, выводя их значения на экран монитора (варианты - фиксирует в блокноте, записывает в текстовый файл на диск:). На структурном уровне программа, реализующая поставленную задачу, содержит три параллельных не взаимодействующих между собой объекта (двух бегунов и одного тренера).

Программная реализация. Выделим для каждого объекта свой поток. Код класса модели спортсмена-бегуна может быть таким (Листинг 1):

#include "living_object.h"									
												
class CDat;											
class Trotter : public living_object  								
{												
public:												
	Trotter(CDat *d, int num, long lSteps = 100000000);				
	virtual ~Trotter();									
	void run();										
private:											
	CDat *pCDat;										
	int nNumTrotter;									
};												
Trotter::Trotter(CDat *d, int num, long lSteps):						
	living_object()									
{												
	pCDat = d;										
	pCDat->nStepsAll = lSteps;								
	nNumTrotter = num;									
}												
												
Trotter::~Trotter() { }										
												
void Trotter::run()										
{												
	for (int i=1; i<=pCDat->nStepsAll; i++)						
	{											
		if (nNumTrotter ==0) {							
			pCDat->nCurStep0++;						
		}										
		else {										
			pCDat->nCurStep1++;						
		}										
												
		if (nNumTrotter ==0) {							
			if (pCDat->nStepsAll == pCDat->nCurStep0)			
				break;								
		}										
		else {										
			if (pCDat->nStepsAll == pCDat->nCurStep1)			
				break;								
		}										
//		Sleep(0);									
	}											
}												
Листинг 1. Код класса "бегуна".

Здесь класс living_object - базовый класс для любого, так называемого, активного/живого объекта на базе одного потока. Его код представляет Листинг 2. Здесь метод run() реализует жизненный цикл активного объекта. В рамках его каждый объект-спортсмен в зависимости от своего номера - nNumTrotter наращивает в цикле значение соответствующего счетчика шагов. Первый объект изменяет счетчик nCurStep0, второй - nCurStep1. Когда значение счетчика шагов достигнет заданного числа - nStepsAll, объект завершает свою работу.

class living_object										  
{												
	static DWORD WINAPI HelperThreadProc(LPVOID p);				
public:												
	living_object();									
	virtual void run() {};									
	virtual ~living_object() {};								
};												
												
extern HANDLE hStart;									
extern CRITICAL_SECTION cs;								
extern int total_threads;									
extern DWORD endTick;									
												
living_object::living_object()									
{												
	DWORD threadID;									
	if(!CreateThread(NULL, 0, HelperThreadProc, (LPVOID)this, 0, &threadID))	
		printf("GetLastError: %d\n", GetLastError());				
}												
												
DWORD WINAPI living_object::HelperThreadProc(LPVOID p)				
{												
	EnterCriticalSection(&cs);								
	total_threads++;									
	LeaveCriticalSection(&cs);								
												
	WaitForSingleObject(hStart, INFINITE);						
												
	((living_object*)p)->run();								
												
	EnterCriticalSection(&cs);								
	total_threads--;									
	endTick=GetTickCount();								
	LeaveCriticalSection(&cs);								
	return 0;										
}												
Листинг 2. Код класса базового активного объекта living_object .

Тренер, бегущий рядом с бегунами, имеет следующий код (Листинг 3):

#include "living_object.h"									
												
class CDat;											
class PrnCurStep : public living_object  							
{												
public:												
	PrnCurStep(CDat *d);								
	virtual ~PrnCurStep();								
	void run();										
private:											
	CDat *pCDat;										
	long lTmp0;										
	long lTmp1;										
};												
												
PrnCurStep::PrnCurStep(CDat *d):								
	living_object()									
{												
	pCDat = d;										
	lTmp0= lTmp1= 0;									
}												
												
PrnCurStep::~PrnCurStep() { }								
												
void PrnCurStep::run()									
{												
	while (pCDat->nStepsAll != pCDat->nCurStep0)					
	{											
//		printf("%d %d\n", pCDat->nCurStep0, pCDat->nCurStep1);		
///*												
		if (lTmp0 != pCDat->nCurStep0 || lTmp1 != pCDat->nCurStep1) {	
			printf("%d %d\n", pCDat->nCurStep0, pCDat->nCurStep1);	
			lTmp0 = pCDat->nCurStep0;						
			lTmp1 = pCDat->nCurStep1;						
		}										
//		Sleep(0);									
//*/												
	}											
}												
Листинг 3. Код класса "тренер".

В рамках метода run "тренер" на каждой итерации цикла выводит на консоль текущие значения счетчика циклов обоих бегунов.

Тестирование. Запустив программу, моделирующую бегунов, мы получим результат, который показан на рис.1.


Рис. 1. Печать только изменений значения

Можно предположить, что в протоколе работы программы отражено только изменение значение счетчиков (см. также код "тренера"). Попробуем в этом убедиться:

Эксперимент 1. Внесем небольшое изменение в код "тренера", чтобы он выводил значения счетчиков "бегунов" на каждом шаге своей итерации. В результате получим следующий протокол работы программы, который представлен на рис. 2.


Рис. 2. Вывод на каждой итерации цикла печати.

Легко видеть, что, получив в свое распоряжение процессор, "тренер" выводит многократно текущие значения счетчиков шагов. Последние не изменяются, т.к. оба "бегуна" простаивают из-за того, что цикл процессора захвачен монопольно "тренером". По числу повторений можно определить число итераций, которые успевает сделать "тренер" в пределах выделенного ему времени процессора.

Эксперимент 2. Вставим в цикл "бегуна", прерывание, которое инициирует выход в ядро операционной системы (вызов функции Sleep с нулевым значение параметра "засыпания").

Так мы "насильно" изменим квантование процессора. Дело в том, что пропуски и/или повторы в отображении текущего значения счетчиков происходят потому, что "бегуны" успевают сделать достаточное число шагов, прежде чем тренер начнет выводить их текущее значение.

Примечание 1. То, что значения счетчиков разные на одном и том же шаге - такте дискретного времени, тоже непорядок. Ведь спортсмены начали бежать одновременно и бегут с одинаковой скоростью.

В результате получим протокол работы программы, который показан на рис.3. Из него видно, что теперь отображается каждый шаг бегуна/бегунов.


Рис. 3. Вставка Sleep в тело цикла "бегунов"

Примечание 2. Т.к. вывод данных резко увеличил время работы программы, то, чтобы оно имело приемлемое для нас значение, мы взяли меньшее число шагов (ср. время работы программы на рис. 1 и рис.3 с общим числом выполненных шагов). Кстати, так можно оценить время, затрачиваемое на вывод данных.

Однако, мы, оказывается, имеем лишь кажущееся благополучие, т.к. если вставить вызов Sleep в каждую итерацию цикла печати и немного увеличить заданное число шагов, то получим еще один протокол (рис. 4). Видно, что по каким-то причинам выводится значения до 66-го шага, а не все 100 шагов, как ожидалось.


Рис. 4. Вставка Sleep в тело цикла "тренера"

Эксперимент 3. Проведем эксперимент, запустив программу вне среды визуального проектирования. Два варианта исполняемых программных модули, созданных в проектах типа Release и Debug, при одном и том же значении максимального числа шагов показывают, как мы видим из протоколов, показанных на рис. 5, 6, разные "картинки". Более того, эти картинки отличаются и от результата работы программы под управлением среды проектирования, который ранее был представлен протоколом на рис.1.


Рис.5. Вне среды, режим Release


Рис.6. Вне среды, режим Debug

Эксперимент 4.. Совсем простой эксперимент: если мы повторно запустим программу, например, в режиме Debug, то увидим уже другие результаты работы. Они представлены на рис. 7


Рис.7. Повторный запуск (режим Debug).

Таким образом, последний эксперимент с многопоточной программой убеждает, что не надо даже и вносить изменения в программный код, чтобы получить результат работы программы, который отличается от предыдущего ее запуска.

Мир - удивителен! Но еще большее удивление можно испытать от непредсказуемой работы многопоточных программ! Зная об этом, с этим можно бороться тем или иным образом, но результат такой "борьбы" и есть то сложное и трудоемкое многопоточное программирование. Но самое опасное, что и это не дает полной гарантии от непредсказуемого (случайного) поведения подобных программ, поскольку такое поведение - одна из особенностей многопоточной модели параллельных вычислений.

Размещение рекламы — тел. +7 495 4119920, ICQ 232284597

Подписка на новости IT-портала CITForum.ru
(библиотека, CITKIT.ru, CitCity)

Новые публикации:

24 декабря

CITKIT.ru:

  • Новогодние поздравления
  • Сергей Кузнецов. Цикл Операционные системы: Ностальгия по будущему:

  • Алексей Федорчук. OpenSolaris 2008.11 Release

  • Сергей Голубев:

  • Евгений Чайкин aka StraNNik (Блогометки):

    17 декабря

  • С.Д.Кузнецов. Базы данных. Вводный курс

    10 декабря

    CITKIT.ru:

  • OpenSolaris 2008.11 Release

  • Альтернативные ОС: две грустные истории (С.Кузнецов)
  • Nokia N810 — доведение до ума
  • CitCity:

  • Платформа 2009: заоблачные перспективы Microsoft

    4 декабря

  • Лекция С.Д.Кузнецова Понятие модели данных. Обзор разновидностей моделей данных

    CITKIT.ru:

  • OpenSolaris 2008.11 Release. Первые впечатления

  • Linux vs FreeBSD: продолжим "Священные войны"?

  • Nokia N810 as is

  • Индульгенция для FOSS

  • Друзья СПО'2008

    26 ноября

  • Нечеткое сравнение коллекций: семантический и алгоритмический аспекты

    CitCity:

    CITKIT.ru:

  • Глава из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:
  • 19 ноября

  • Проблемы экономики производства крупных программных продуктов

  • Язык модификации данных формата XML функциональными методами

    CITKIT.ru:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:

    Заметки к книге:

  • FreeBSD: монтирование сменных устройств и механизм HAL
  • Текстовый редактор ee

    12 ноября

  • Правило пяти минут двадцать лет спустя, и как флэш-память изменяет правила (Гоц Грейф, перевод: Сергей Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:
  • OSS в России: взгляд правоведа (В.Житомирский)

  • Новая статья из цикла С.Голубева "Железный марш":

    29 октября

  • О некоторых задачах обратной инженерии

  • Веб-сервисы и Ruby

  • Тестирование web-приложений с помощью Ruby

    CITKIT.ru:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:

  • PuppyRus Linux - беседа с разработчиком (С.Голубев)

  • Сергей Кузнецов. Заметка не про Linux

    22 октября

  • Обзор методов описания встраиваемой аппаратуры и построения инструментария кросс-разработки

    CITKIT.ru:

  • Сергей Кузнецов. Почему я равнодушен к Linux

  • Глава из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:
  • Что надо иметь
    3. Базовые познания

    CitCity:

  • Управление IT-инфраструктурой на основе продуктов Microsoft

    15 октября

  • Методы бикластеризации для анализа интернет-данных

    CitCity:

  • Разъемы на ноутбуках: что они дают и зачем их так много?
  • AMD Puma и Intel Centrino 2: кто лучше?

    CITKIT.ru:

  • Новый цикл статей С.Голубева
    Железный марш:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:

    8 октября

  • Автоматизация тестирования web-приложений, основанных на скриптовых языках
  • Опыт применения технологии Azov для тестирования библиотеки Qt3

    Обзоры журнала Computer:

  • SOA с гарантией качества
  • Пикоджоуль ватт бережет
  • ICT и всемирное развитие

    CitCity:

  • Пиррова победа корпорации Microsoft

    CITKIT.ru:

  • Главы из книги А.Федорчука
    Сага о FreeBSD:

    Статья из архива:

  • Я живу в FreeBSD (Вадим Колонцов)

    Новые Блогометки:

  • Перекройка шаблона Blogger или N шагов к настоящему
  • Blogger. Comment style
  • Screenie или глянцевый снимок экрана

    2 октября

    CITKIT.ru:

  • Сага о FreeBSD (А. Федорчук)

    Zenwalk: пакет недели

  • Банинг — интеллектуальное развлечение (С.Голубев)

    CitCity:

    25 сентября

  • Клермонтский отчет об исследованиях в области баз данных

    CITKIT.ru:

  • Пользователям просьба не беспокоиться... (В.Попов)

  • Снова про ZFS: диск хорошо, а два лучше
  • Командная оболочка tcsh (А.Федорчук)

    Zenwalk: пакет недели

    17 сентября

  • T2C: технология автоматизированной разработки тестов базовой функциональности программных интерфейсов
  • Технология Azov автоматизации массового создания тестов работоспособности

    CITKIT.ru:

  • FreeBSD: ZFS vs UFS, и обе-две — против всех (А.Федорчук)

    Zenwalk: пакет недели

  • Дачнет — практика без теории (С.Голубев)

    10 сентября

  • За чем следить и чем управлять при работе приложений с Oracle
  • Планировщик заданий в Oracle
    (В.Пржиялковский)

    CITKIT.ru:

  • Microsoft: ответный "боян" (С.Голубев)

  • Причуды симбиоза, или снова "сделай сам" (В.Попов)

  • Файловые системы современного Linux'а: последнее тестирование
  • Zsh. Введение и обзор возможностей
    (А.Федорчук)

    Описания пакетов Zenwalk: Zsh, Thunar, Thunar-bulk-rename, Xfce4-places-plugin, Xfce4-fsguard-plugin

    Блогометки:

  • Google Chrome
  • Лончер для ASUS Eee PC 701

    3 сентября

    CITKIT.ru:

  • Заметки о ядре (А.Федорчук):

    Добавлены описания пакетов Zenwalk: Galculator, Screenshot, Gnumeric, Pidgin

    В дискуссинном клубе:

  • И еще о Википедии и Google Knol

  • Лекция для начинающего линуксоида (С.Голубев)

    26 августа

  • Транзакционная память (Пересказ: С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Открыт новый проект Zenwalk: пакет недели

  • Статья Текстовые процессоры и их быстродействие: конец еще одной легенды?

    21 августа

    CITKIT.ru:

  • Почему школам следует использовать только свободные программы (Ричард Столлман)
  • Беседа Сергея Голубева с учителем В.В.Михайловым

  • Википедия или Гуглезнание? Приглашение к обсуждению (Алексей Федорчук)
  • Народная энциклопедия от Google (StraNNik)

  • Обзор Mandriva 2009.0 Beta 1 Thornicrofti
  • Новичок в Линукс: Оптимизируем Mandriva 2008.1

  • Книга Zenwalk. Приобщение к Linux:

    13 августа

    CitCity:

  • Мирный Atom на службе человеку. Обзор платы Intel D945GCLF с интегрированным процессором
  • Обзор процессоров Intel Atom 230 на ядре Diamondville

  • iPhone - год спустя. Скоро и в России?

    CITKIT.ru:

  • Интермедия 3.4. GRUB: установка и настройка (из книги Zenwalk. Приобщение к Linux)

    6 августа

  • СУБД с хранением данных по столбцами и по строкам: насколько они отличаются в действительности? (Пересказ: С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Интермедия 2.2. Что неплохо знать для начала (из книги Zenwalk. Приобщение к Linux)

  • И снова про шрифты в Иксах (А.Федорчук)

  • 20 самых быстрых и простых оконных менеджеров для Linux

  • Дело о трех миллиардах (С.Голубев)

    30 июля

  • OLTP в Зазеркалье (Пересказ: С. Кузнецов)

    CitCity:

  • Будущее BI в облаках?
  • Тиражные приложения и заказная разработка. Преимущества для заказчика
  • Дискуссия со сторонниками заказной разработки

    CITKIT.ru:

  • Новые главы книги Zenwalk. Приобщение к Linux:
  • Глава 8. Пакеты: средства установки, системы управления, системы построения
  • Глава 9. Zenwalk: репозитории, пакеты, методы установки

    23 июля

    CITKIT.ru:

  • Все против всех. 64 vs 32, Intel vs AMD, tmpfs vs ext3
  • Две головы от Intel

  • Zenwalk: обзор штатных приложений (глава из книги "Zenwalk. Приобщение к Linux")

  • Нормально, Григорий...

    16 июля

    Обзоры журнала Computer:

  • Перспективы и проблемы программной инженерии в XXI веке
  • Большие хлопоты с большими объемами данных
  • Перспективы наноэлектроники

    CITKIT.ru:

  • Интермедия о лицензиях (А.Федорчук. "Zenwalk. Приобщение к Linux")

  • Есть ли будущее у KDE?

  • Linux в школе: альтернативный вариант в задачах

  • Шифр (приключения агента Никодима)

    10 июля

    CITKIT.ru:

  • Новые разделы книги А. Федорчука Zenwalk. Приобщение к Linux:
  • Интермедия вступительная. Linux или GNU/Linux? Как вас теперь называть?
  • Глава 5. Среда Xfce
  • Глава 6. Xfce: приложения и плагины

  • ZUR (Zenwalk User Repository) FAQ

    2 июля

  • Персистентность данных в объектно-ориентированных приложениях (С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Новые разделы книги А. Федорчука Zenwalk. Приобщение к Linux:
  • Интермедия 1.2. Дорога к Zenwalk'у. Период бури и натиска
  • Интермедия 3.3. Немного о Linux'е и "железе"
  • Глава 4. Настройка: инструментами и руками
  • Интермедия 4.1. Zenpanel и конфиги: поиски корреляции

  • Интервью с Жан-Филиппом Гийоменом, создателем дистрибутива Zenwalk

  • Linux в школе: первые итоги (С. Голубев)

    25 июня

    CITKIT.ru:

  • Zenwalk. Приобщение к Linux (А. Федорчук)

  • Логика и риторика (С.Голубев)

  • Технология Tru64 AdvFS

  • Ханс Райзер предлагает отвести полицейских к телу Нины

    18 июня

  • Проекты по управлению данными в Google (Пересказ: С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • ОС и поддержка "железа": мифы и реальность (А. Федорчук)

  • Linux в школе: другие дистрибутивы

  • Пинок (С. Голубев)

    4 июня

  • Ландшафт области управления данными: аналитический обзор (С. Кузнецов)

    CITKIT.ru:

  • Linux в школе: слово заинтересованным лицам

  • SlackBuild: пакеты своими руками

  • Linux от компании Novell. Установка и обзор openSUSE Linux

    Все публикации >>>




  • IT-консалтинг Software Engineering Программирование СУБД Безопасность Internet Сети Операционные системы Hardware

    Информация для рекламодателей PR-акции, размещение рекламы — тел. +7 495 4119920, ICQ 232284597 Пресс-релизы — pr@citcity.ru
    Послать комментарий
    Информация для авторов
    Rambler's Top100 TopList liveinternet.ru: показано число просмотров за 24 часа, посетителей за 24 часа и за сегодня This Web server launched on February 24, 1997
    Copyright © 1997-2000 CIT, © 2001-2007 CIT Forum
    Внимание! Любой из материалов, опубликованных на этом сервере, не может быть воспроизведен в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав. Подробнее...