{{indexmenu_n>12}}
====== Lab 12 - Vícevláknové aplikace  ======

  * Pro vyučující: [[courses:bab36prga:internal:tutorialinstruction:12|]]
 /* * [[https://docs.google.com/presentation/d/1HBgUYFCPfGIcYmHjLGuv74sXHcbvkpbi0NkpThGVVVE/edit?usp=sharing|Prezentace pro cvičení ]] */

<WRAP center round download 70%> {{ :courses:bab36prga:labs:prga-lab12-sources.zip |Výchozí soubory prga-lab12-sources.zip}}\\
{{ :courses:bab36prga:lectures:bab36prga-lec11-codes.zip |}}
</WRAP>


===== Procvičovaná téma =====

   * Opakování vláken (pthread)
   * Implemetace vícevláknové aplikace


Cílem cvičení je implementovat program s třemi paralelně běžícími vlákny. První vlákno je určeno pro zpracování vstupu (čtení stiknuté klávesy), druhé vlákno aktualizuje výstup (jednořádkový) a třetí vlákno implementuje časovač, který po uplynutí definované periody zvýší hodnotu proměnné (čítače). Perioda může být nastavována uživatelem, stiskem definovaných kláves. Použití vláken je založeno na knihovně ''pthread'' (POSIX threads) a příklad demonstruje použití základních konstrukcí ''pthread'' knihovny.

<note important>Úkol na cvičení je implementace aplikace z přednášky [[courses:bab36prga:lectures:start#vicevlaknove_programovani_modely_aplikaci_posix_vlakna_c11_vlakna|lec11]], kterou lze přímo použít. Nicméně postupná a samostatná implementace umožní pochopit principy. Proto postupujte samostatně, což následně může ušetřit čas při implementaci [[courses:bab36prga:hw:hw9|HW 9]] i [[courses:bab36prga:hw:hw9b|HW 9B]].</note>

===== Úkoly =====

  * Použijte bloky z minulého cvičení pro vytvoření aplikace se třemi vlákny. Ve skutečnosti bude mít aplikace vlákna 4, včetně hlavního vlákna ''main()'' funkce
  * Pro čtení kláves bez nutnosti potvrzovat ''Enter'' přepněte terminál do ''raw'' režimu, například tak jak bylo prezentována v přednášce [[courses:bab36prga:lectures:start#vicevlaknove_programovani_modely_aplikaci_posix_vlakna_c11_vlakna|lec11]].
  * Použijte strukturu pro zapouzdření proměnných sdílených jednotlivými vlákny
  * Použijte kritickou sekci (mutex) pro přístup ke sdíleným datům
  * Použijte zasílání signálů pro komunikaci mezi vlákny a zabránění plýtvání výpočetním výkonem
  * Přidejte jméno (textový řetězec) identifikující každé vlákno: "Input", "Output", and "Alarm"
  * "Alarm" vlákno inkrementálně zvyšuje hodnotu čítače po uplynutí definové periody
  * Použijte pole a datové struktury, které umožní zautomatizovat správu vláken v cyklech
  * Program bude reagovat na následující stisk kláves
      * 'q' - ukončí program tak, že všechna vlákna budou korektně ukončena, tj. vyskočí z příslušných cyklech hlavního těla vlákna
      * 'r' - sníží periodu pro inkrementaci čítače o 10 ms
      * 'p' - zvýší periodu pro inkrementaci čítače o 10 ms
  * Minimální hodnota periody je 10 ms
  * Maximální hodnota periody je 2000 ms
  * Výstup programu je jeden řádek ve tvaru <code c>"\rAlarm period: %10i   Alarm counter: %10i"</code>

==== Tipy ====
  * Jelikož výstupní řádek není zakončen koncem řádku může být nutné explicitně vynutit výstup voláním ''flush'' na  ''stdout'' ve výstupním vlákně, např. jako <code c>fflush(stdout);</code>

  * Vytvořte novou globální proměnnou ''quit'' k indikaci, že program bude ukončen jakmile uživatel stiskne klávesu  ''Enter'' např.
<code c>
   bool quit = false;
   ...
   gechar();
   pthread_mutex_lock(&mtx);
   quit = true;
   pthread_mutex_unlock(&mtx);
   ...
</code>

===== Další úkoly na cvičení =====

V další části cvičení pokračujte směrem k implementaci aplikace [[courses:bab36prga:hw:hw9|HW 9 - Vícevláknová aplikace s meziprocesovou komunikací]]. Například program rozdělte na dvě aplikace komunikující pojmenovanou rourou (vizte [[courses:bab36prga:labs:lab10|Lab 10]]). Jedna aplikace může realizovat vláknou pro tisk na obrazovku a druhá aplikace umožní nastavit periodu.