Читать онлайн «Параллельное и распределенное программирование на С++». Страница 101

• local Объект видим, поскольку он имеет локальную область видимости для вызывающего объекта

• global Объект видим, поскольку он имеет глобальную область видимости для вызывающего объекта

• self Объект вызывает собственный метод

Помимо перечисленных, возможно применение и других стереотипов.

При вызове некоторого метода возможен вызов других методов иными объектами. Последовательность выполнения операций можно отобразить с помо щ ью комбинации порядковых номеров и двоеточия, отделяю щ его имя метода от соответствую щ его номера. Комбинация порядковых номеров выражает последовательность, в которой выполняются операции. Например, на рис. 10.7 показана диаграмма сотрудничества, в которой используются порядковые номера.

Рис. 10.7. Диаграмма сотрудничества, использующая порядковые номера для обозначения последовательности выполнения операций

Как показано на рис. 10.7, объект MainObject выполняет две операции в слелующей последовательности:

1: << create >>

2: Value := performAction(ObjectF)

При выполнении операции 1 объект MainObject создает объект Obj ectA. Объект ObjectA локален по отношению к объекту MainObject (поскольку имеет место включение объектов). Это инициирует первую последовательность операций во вложенном потоке управлени я. Дл я обозначения всех операций этой последовательности используется число 1, за которым следует число, отражающее порядок их выполнения. Итак, первая операция последовательности 1 такова: 1.1: initialize()

Объект ObjectA вызывает собственный метод. Выполнение объектом собственно г о метода выражается соединительной линией, связываю щ ей объект с самим собой, и индикатором стереотипа {self} ({caм } ).Onepaция ObjectA::initialize() также запускает другую последовательность действий:

1.1.1 : initializeB()

1.1.2: initializeC()

В этой последовательности два других объекта (которые локальны по отношению кобъекту ObjectA) инициализируются посредством вызова соответствую щ их методов инициализации. Операция 2: performAction(ObjectD)

является началом еще одной вложенной последовательности действий. Объекту ObjectA передается объект ObjectD. Объект ObjectA вызывает операцию, определенную в объекте ObjectD:

2.1: doAction()

Объект ObjectA имеет право вызвать эту операцию, поскольку объект ObjectD является параметро м (переданны м объекто м MainObject), как от м ечено стереотипо м {parameter}. В результате выполнения этой последовательности действий объекту ObjectA возвра щ ается значение и объекту MainObject также возвра щ ается значение. По м и м о ко м бинаций порядковых номеров, обозначение этих вложенных потоков управления можно усилить с помощью линии с зачерненной стрелкой, указывающей в направлении выполнения последовательности действий.

Процессы и потоки

Процесс — это часть работы (кода), создаваемая операционной системой. Он включает один или несколько потоков, выполняемых в его адресном пространстве. Если потоков несколько, то один из них является основным (main thread). Несколько процессов могут выполняться параллельно. Потоки одного процесса могут выполняться параллельно с потока м и дру г их процессов.

При использовании языка UML дл я отображения функционирования процессов и потоков каждый независи м ый поток выполнения считается активным объектом. Активный объект — это объект, который является владельце м процесса или потока. Каждый активный объект может активизировать то, чем он владеет. Активный класс — это класс, объекты которого являются активными. Активные классы можно использовать для моделирования группы процессов или потоков, которые разделяют одни и те же члены данных и методы. Объекты конкретной системы могут не иметь однозначной взаимосвязи с активными объектами. Как упоминалось в главах 3 и 4, при разделении программы на процессы и потоки следует учитывать, что методы объектов могут выполняться в отдельном процессе или отдельных потоках. Следовательно, при моделировании одного такого объекта его можно представить в виде нескольких активных объектов. Отношение между статическими и активными объектами можно изобразить с помощью диаграммы взаимодействия. В систе м е м ожет быть несколько PVM- или MPI-задач, или процессов, и каждую из них м ожно представить непосредственно как активный объект.

Язык UML позволяет представить активный объект или класс таким же способом, как статический объект, за исключением того, что периметр прямоугольника, обозначающего этот объект или класс, обводится более жирной линией. В этом случае можно также использовать следующие два стереотипа:

process

thread

Индикаторы этих стереотипов позволяют отобразить рааличие между двумя типами активных объектов. На рис. 10.8 показана PVM-задача в виде активного класса и активного объекта. Диаграмма сотрудничества может состоять из активных объектов.

Рис. 10.8. Активный объект и класс

Отображение нескольких потоков выполнения и взаимодействия между ними

В параллельной и распределенной системе возможно существование нескольких потоков выполнения, которые относятся к одному или нескольким процессам. Эти процессы и потоки могут выполняться в одной компьютерной системе с несколькими процессорами либо распределяться между несколькими различными компьютерами. Для представления каждого потока выполнения используется активный объект или класс При создании активного объекта инициируется независимый поток выполнения. При разрушении активного объекта этот поток прекращает свое существование. Моделирование потоков в системе позволяет успешно осуществить управление, синхронизацию и взаимодействие между ними.

В диаграмме сотрудничества для идентификации потоков используются числа и стрелки со сплошной заливкой наконечника. В диаграмме сотрудничества, которая состоит из активных объектов параллельной системы, имя активного объекта представляется порядковыми числами операций, выполняемых активным объектом. Активный обьект может вызвать метод, определенный в другом объекте, и приостановить выполнение до тех пор, пока этот метод не завершится. Стрелки используются не только для отображения направления хода выполнения потока, но и природы его поведения. Стрелки со сплошной заливкой наконечника используются для представления синхронного вызова, а стрелка с однореберным наконечником — для представления асинхронного вызова. Поскольку один и тот же метод может быть вызван сразу несколькими активными объектами, то для описания синхронизации этого метода можно использовать такие его свойства:

• sequential

• guarded

• concurrent

Рис. 10.9. Диаграмма сотрудничества статических и активных объектов в системе составления расписаний

На рис. 10 9 представлена диаграмма сотрудничс ства нескольких активных объектов, которые «совместными усилиями» создают расписание студента. Объект blackboard используется дл я ре г истрации результатов предварительной работы и ее координации, а также представления итогового расписания, сгенерированного решателями задач активных объектов, именуемых в данном случае агентами (agent).