mapeamento de csp para jcsp patrícia muniz (pmf) rafael duarte (rmd)
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Mapeamento de CSP para JCSPMapeamento de CSP para JCSP
Patrícia Muniz (pmf)
Rafael Duarte (rmd)
Revisão JCSP
• Um processo é um objeto de uma classe que implementa:
• O comportamento do processo é determinado pelo corpo do método run()
interface CSProcess { public void run(); }
interface CSProcess { public void run(); }
Revisão JCSP
• Um canal é um objeto de uma classe que implementa:
interface Channel { } interface Channel { }
Revisão JCSP
• Já vimos interfaces e classes JCSP que implementam:– Processos– Canais– Paralelismo– Composição sequencial
• Falta apresentar escolha (Alternative)
Alternative
– Implementa (external) choice– Exemplo:
AltingChannelInput ch1, ch2 = ...Guard[] guards = new Guard[] {ch1, ch2}; boolean[] preconditions = new boolean[] {g1, g2};
Alternative alt = new Alternative(guards);int indexGuard = alt.select(preconditions);
AltingChannelInput ch1, ch2 = ...Guard[] guards = new Guard[] {ch1, ch2}; boolean[] preconditions = new boolean[] {g1, g2};
Alternative alt = new Alternative(guards);int indexGuard = alt.select(preconditions);
algoritmo de seleção
Canais em JCSP
Alternative
• Uma guarda pode ser apenas um evento de entrada, ou um timeout, ou o processo Skip
Sempre ativo
Torna-se ativo quando o timeoutdispara
Torna-se ativo quando chega um sinal
Torna-se ativo quando umachamada demétodo pode serexecutada
Alternative
• Canais One2Any e Any2Any não podem ser usados como guardas, porque podem gerar inconsistências
One2AnyChannel a;a.out().write(...);One2AnyChannel a;a.out().write(...);
One2AnyChannel a;alt = new Alternative(a.in());switch (alt.select())case 0:
a.in().read();
One2AnyChannel a;alt = new Alternative(a.in());switch (alt.select())case 0:
a.in().read();
One2AnyChannel a;a.in().read();One2AnyChannel a;a.in().read();
O evento aa foi selecionado porque está ativo, embora tenha sido direcionado para outro processo
Não compila! SharedChannelInput não é do tipo Guard
Mapeamento de canais• One2OneChannel a = P(a.out()) [|a|] Q(a.in())
• One2AnyChannel a = P(a.out()) [|a|] (Q1(a.in()) ||| Q2(a.in()))
• Any2OneChannel a = (P1(a.out()) ||| P2(a.out())) [|a|] Q(a.in())
• Any2AnyChannel a = (P1(a.out()) ||| P2(a.out())) [|a|] (Q1(a.in()) ||| Q2(a.in()))
Na prática a comunicação é sempre ponto-a-ponto, porque apenas 2 processos se comunicam por vez
Mapeamento de processos
• O que temos em CSP?1. P = pre & a -> P2. P = a?x:{restricao} -> P3. P = a!x?y -> P4. P = (a -> P) [] (b -> P)5. P = (a -> P) |~| (b -> P)6. P = a -> Q7. P = (a -> Q) [] (b -> R)8. P = Q ||| R9. P = Q || R10. P = Q |a| R11. ....
CUIDADOJCSP não possui mecanismos naturais para algumas destas construções!
Mapeamento de processos
1. P = pre & a -> P
P implements CSProcess {AltingChannelInput a;public void run() {
boolean pre = ...Guard[] guards = new Guard[]{a};bollean[] preconditions = new boolean[] {pre};Alternative alt = new Alternative(guards);
while (true) {switch (alt.select(preconditions))case 0:
a.read();break;
}}
}
P implements CSProcess {AltingChannelInput a;public void run() {
boolean pre = ...Guard[] guards = new Guard[]{a};bollean[] preconditions = new boolean[] {pre};Alternative alt = new Alternative(guards);
while (true) {switch (alt.select(preconditions))case 0:
a.read();break;
}}
}
Mapeamento de processos
2. P = a?x:{restricao} -> P
A restrição de um valor de entrada pode ser verificada apenas após a leitura do dado.
Mas neste ponto já houve sincronização!! Se o canal for de saída (ChannelOutput), a
restrição pode ser implementadaif (f_restricao(x)) {
a.write(x);}
Mapeamento de processos
3. P = a!x?y -> P
Há várias formas de implementar canais com múltiplos dados
Atenção para troca mútua de dados: P(e) = a?x!e -> P(e)Q(e) = a!x?e -> Q(e)
Mapeamento de processos
3.1 P = a!x?y -> PP = a!x?y -> ... // um canal para cada dadoQ = a?x!y -> ...
P { ChannelOutput ax;AltingChannelInput ay;...ax.write(valueX);DataY valueY = (DataY)ay.read();...
}Q { AltingChannelInput ax;
ChannelOutput ay;...DataX valueX = (DataX)ax.read();ay.write(valueY);...
}
P = a!x?y -> ... // um canal para cada dadoQ = a?x!y -> ...
P { ChannelOutput ax;AltingChannelInput ay;...ax.write(valueX);DataY valueY = (DataY)ay.read();...
}Q { AltingChannelInput ax;
ChannelOutput ay;...DataX valueX = (DataX)ax.read();ay.write(valueY);...
}
Mapeamento de processos
4. P = (a -> P) [] (b -> P)
Os canais de entrada são naturalmente usados como Guard
Canais de saída não podem ser usados como Guard
– opção 1: criar um novo canal de entrada e antecedê-lo ao canal de saída
b!out -> .... user -> b!out -> ...
– opção 2: usar um timeout antes da ocorrência do canal de saída
Mapeamento de processos
4. P = (a!x -> P) [] (b?y -> P)P implements CSProcess {
AltingChannelInput b, user;OutputChannel a;public void run() {
Guard[] guards = new Guard[]{b, user};Alternative alt = new Alternative(guards);
while (true) {switch (alt.select())case 0: b.read();
break; case 1: user.read();
a.write(..);break;
}}
}
P implements CSProcess {AltingChannelInput b, user;OutputChannel a;public void run() {
Guard[] guards = new Guard[]{b, user};Alternative alt = new Alternative(guards);
while (true) {switch (alt.select())case 0: b.read();
break; case 1: user.read();
a.write(..);break;
}}
}
Mapeamento de processos
5. P = (a -> P) |~| (b -> P)
Noção pouco clara O não-determinismo pode ser implementado através
do método de seleção de Alternativeselect() – seleciona arbitrariamente na lista de guardas ativas
priSelect() – seleciona o primeiro da lista de guardas ativas
fairSelect() – seleciona a guarda ativa menos visitada
Mapeamento de processos
6. P = a -> Q
P = a -> Skip; Q
P implements CSProcess {ChannelInput a;public void run() {
a.read();new Q().run();
}}
P implements CSProcess {ChannelInput a;public void run() {
a.read();new Q().run();
}}
new Sequence( new CSProcess[] {new PSkip(..), new Q(...)
} )
new Sequence( new CSProcess[] {new PSkip(..), new Q(...)
} )
Mapeamento de processos
6. P = a -> Q Atenção para a passagem de parâmetros
P(x) = ... -> Q(f(x)) onde definir f(x)?
P implements CSProcess {Object x;public void run() {
...new Q( f(x) ).run();
}}
P implements CSProcess {Object x;public void run() {
...new Q( f(x) ).run();
}}
Mapeamento de processos
7. P = (a -> Q) [] (b -> R)
P implements CSProcess {AltingChannelInput a, b;public void run() {
Guard[] guards = new Guard[]{a, b};Alternative alt = new Alternative(guards);
switch (alt.select())case 0: a.read();
new Q().run(); break;
case 1: b.read();new R().run();break;
}}
P implements CSProcess {AltingChannelInput a, b;public void run() {
Guard[] guards = new Guard[]{a, b};Alternative alt = new Alternative(guards);
switch (alt.select())case 0: a.read();
new Q().run(); break;
case 1: b.read();new R().run();break;
}}
Mapeamento de processos
8. P = Q ||| R Canais Any2One, One2Any e Any2Any
class Q implements CSProcess {
ChannelInput a;
ChannelOutput b;
a.in().read();
...
b.out().write(...); }
class Q implements CSProcess {
ChannelInput a;
ChannelOutput b;
a.in().read();
...
b.out().write(...); }
class Exemplo { Any2OneChannel a = Channel.any2one(); One2AnyChannel b = Channel.one2any(); public void run(){ new Parallel (new CSProcess[] { new Q(a.out(),b.in()),//b.in()!=b.in() // a.out() SharedChannelOutoput new Q(a.out(),b.in()), //b.in() SharredChannelInput new CSProcess () { public void run () { a.out().write(1); b.in().read();} } }).run (); }}
class Exemplo { Any2OneChannel a = Channel.any2one(); One2AnyChannel b = Channel.one2any(); public void run(){ new Parallel (new CSProcess[] { new Q(a.out(),b.in()),//b.in()!=b.in() // a.out() SharedChannelOutoput new Q(a.out(),b.in()), //b.in() SharredChannelInput new CSProcess () { public void run () { a.out().write(1); b.in().read();} } }).run (); }}
Mapeamento de processos
9. P = Q || R e 10. P = Q |a| R Canais One2One devem ser usados para garantir
a sincronização ponto-a-ponto Os demais tipos de canais (One2Any, Any2One,
Any2Any) não garantem comunicação síncrona entre todos os participantes.
A sincronização é alcançada pelo uso da referência ao mesmo canal em Q e R
Mapeamento de processos
9. P = Q || R e 10. P = Q |a| R Para cada 2 processos em paralelo é usado 1
canal One2One para cada evento de sincronização
// Q |a| ROne2OneChannel a = Channel.one2one(); public void run(){ new Parallel (new CSProcess[] { new Q(a.in()), new R(a.out()) }).run (); }
// Q |a| ROne2OneChannel a = Channel.one2one(); public void run(){ new Parallel (new CSProcess[] { new Q(a.in()), new R(a.out()) }).run (); }
Mapeamento de processos
9. P = Q || R e 10. P = Q |a| R Para 3 ou mais processos em paralelo é usado
um array de canais One2One para cada evento de sincronização
// (Q |a| R) |a| SOne2OneChannel[] a = Channel.one2oneArray(3);
new Parallel ( new Parallel (new CSProcess[] { new Q_11(a[1].in(),a[2].out()), new R_11(a[2].in(),a[0].out()), new S_11(a[0].in(),a[1].out()) } ).run();
// (Q |a| R) |a| SOne2OneChannel[] a = Channel.one2oneArray(3);
new Parallel ( new Parallel (new CSProcess[] { new Q_11(a[1].in(),a[2].out()), new R_11(a[2].in(),a[0].out()), new S_11(a[0].in(),a[1].out()) } ).run();
Outras construções de JCSP
• Barriers– Enquanto um Channel pode sincronizar apenas 2
processos por vez (reader e writer), Barriers podem sincronizar qualquer número definido de processos
– Executam eventos que não transmitem qualquer informação, mas que bloqueiam processos até que todos possam sincronizar
– Não podem ser guardas de um Alternative
barrier
P P P
Exemplo
final Barrier barrier = new Barrier (nPlayers);for (int i = 0; i < players.length; i++) { players[i] = new Player (i, nPlayers, barrier);}....
public void run(){System.out.println ("Player " + id + " at the barrier ..."); barrier.sync (); System.out.println ("\t\t\t... Player " + id + " over the barrier");}
final Barrier barrier = new Barrier (nPlayers);for (int i = 0; i < players.length; i++) { players[i] = new Player (i, nPlayers, barrier);}....
public void run(){System.out.println ("Player " + id + " at the barrier ..."); barrier.sync (); System.out.println ("\t\t\t... Player " + id + " over the barrier");}
Outras construções de JCSP
• Buckets– Executam eventos que não transmitem qualquer
informação, mas que bloqueiam processos até que seu método flush() seja executado
– São não-determinísticos, desde que a decisão para executar o flush() é uma escolha interna do processo responsável
bucket
P P P
Flusher
flush()
Exercício• Implementar em JCSP os seguintes processos:
VM(c,t) = c > 0 & coffee -> VM(c-1,t) [] t > 0 & tea -> VM(c,t-1)
CLIENT = coffee -> CLIENT |~| tea -> CLIENT
SYSTEM = VM(10,10) [|{|coffee, tea|}|] CLIENT
Exemplos: www.cin.ufpe.br/~pmf/jcspwww.cin.ufpe.br/~rmd/esd/
Lembrete:Documentação mais atual:
http://www.cs.kent.ac.uk/projects/ofa/jcsp/jcsp1-0-rc7/jcsp-docs/