2.4.2.2 Mecanismo de monitores.

Monitores

Todas las estructuras que hemos visto hasta ahora siguen provocando problemas para el programador:

• el control sobre los recursos está distribuido por varios puntos de un programa
• no hay protección de las variables de control que siempre fueron globales

Por eso se usa el concepto de monitores que implementan un nivel aún más alto de abstracción facilitando el acceso a recursos compartidos.
Un monitor es un tipo de datos abstracto que contiene

• un conjunto de procedimientos de control de los cuales solamente un subconjunto es visible desde fuera
• un conjunto de datos privados, es decir, no visibles desde fuera

El acceso al monitor está permitido solamente a través de los procedimientos públicos y el compilador garantiza exclusión mutua para todos los procedimientos. La implementación del monitor controla la exclusión mutua con colas de entrada que contengan todos los procesos bloqueados. Pueden existir varias colas y el controlador del monitor elige de cual cola se va a escoger el siguiente proceso para actuar sobre los datos. Un monitor no tiene acceso a variables exteriores con el resultado de que su comportamiento no puede depender de ellos.
Una desventaja de los monitores es la exclusividad de su uso, es decir, la concurrencia está limitada si muchos procesos hacen uso del mismo monitor.
Un aspecto que se encuentra en muchas implementaciones de monitores es la sincronización condicional, es decir, mientras un proceso está ejecutando un procedimiento del monitor (con exclusión mutua) puede dar paso a otro proceso liberando el cerrojo. Estas operaciones se suele llamar wait() o delay(). El proceso que ha liberado el cerrojo se queda bloqueado hasta que otro proceso le despierta de nuevo. Este bloqueo temporal está realizado dentro del monitor (dicha técnica se refleja en Java con wait() y notify()).
La técnica permite la sincronización entre procesos porque actuando sobre el mismo recurso los procesos pueden cambiar el estado del recurso y pasar así información de un proceso al otro.
Lenguajes de alto nivel que facilitan la programación concurrente suelen tener monitores implementados dentro del lenguaje (por ejemplo refJavaMonitoresJava usa el concepto de monitores para realizar el acceso mutuamente exclusivo a sus objetos).
El uso de monitores es bastante costoso, porque se pierde eficiencia por tanto bloqueo de los prosesos. Por eso se intenta aprovechar de primitivas más potentes para aliviar este problema, como vemos en la siguiente sección.


Monitores
Es un tipo de procedimientos, variables y estructuras de datos que se agrupan en un tipo de modulo especial. Tienen una propiedad importante: solo un proceso puede estar activo en un monitor en un instante de tiempo.
Los monitores proveen un nuevo tipo de variables de condición con dos operaciones que operan sobre el (solo se usan dentro del procedimiento de el monitor).
Wait -> wait(a) : produce que el proceso que ejecuta la instrucción sea interrumpido y removido de la cola de ready hasta que otro proceso lo habilite ejecutando la instrucción signal( )con la misma variable de condición.
Signal -> signal(a) : Habilita la ejecución de algún proceso en espera por la ejecución de la instrucción wait con la misma variable de condición.