В общем случае эта проблема решается проще в рамках одного процесса и одного компьютера, чем при использовании нескольких процессов и нескольких компьютеров. На рис. 13.8 показаны уровни сложности, связанные с обработкой ошибок и исключительных ситуаций при использовании различных конфигураций.
 |
Если источники знаний реализованы в отдельных потоках одного и того же процесса, то обработка возможных ошибок или исключительных ситуаций в этом случае относится к уровню сложности 2. Эту степень сложности необходимо учитывать еще на этапах проектирования и разработки программы, особенно в случае, если она требует параллельного программирования. Простейшее архитектурное решение, использующее модель «классной доски», состоит в реализации «классной доски» в виде глобального объекта, а источников знаний — в виде потоков. Рассмотрим фрагмент объявления класса blackboard.
// Листинг 13.10. Фрагмент объявления класса blackboard,
// разработанного для многопоточной среды
class blackboard{ protected: //.. .
set<long> SuggestionForMajor;
set<long> SuggestionForMinor;
set<long> SuggestionForGeneral;
set<long> SuggestionForElective;
set<long> Schedule;
set<long> DegreePlan;
mutex Mutex[10];
//.. .
public:
blackboard(void) ;
~blackboard(void);
void suggestionsForMajor(set<long> &X);
void suggestionsForMinor(set<long> &X);
void suggestionsForGeneral(set<long> &X);
void suggestionsForElectives(set<long> &X);
set<long> currentDegreePlan(void);
set<long> suggestedSchedule(void);
//.. .
};
Класс blackboard предназначен для реализации в качестве глобального объекта, к которому смогут получать доступ все потоки в программе. Обратите внимание на то, что класс blackboard в листинге 13.10 включает массив мьютексов. Эти мьютексы используются для защиты критических разделов «классной доски». При реализации источников знаний практически нет необходимости беспокоиться о синхронизации доступа к критическим разделам, поскольку код синхронизации инкапсулирован в классе blackboard.
Активизация источников знаний с помощью потоков
В этом разделе рассматривается реализация источников знаний в отдельных потоках. Потоки создаются здесь при выполнении конструктора класса «классной доски» (blackboard), и каждому потоку назначается конкретный источник знаний. Тем самым реализуется модель MIMD. Фрагмент кода конструктора класса blackboard приведен в листинге 13.11.
// Листинг 13.11. Конструктор класса blackboard,
// используемый для создания потоков,
// содержащих источники знаний
blackboard::blackboard(void) {
pthread_t Tid[4];
//.. .
try{
pthread_create(&Tid[0],NULL,suggestionForMajor, NULL);
pthread_create(&Tid[l],NULL, suggestionForMinor, NULL);
pthread_create(&Tid[2], NULL,suggestionForGeneral, NULL);
pthread_create(&Tid[3],NULL, suggestionForElective, NULL);
pthread_join(Tid[0],NULL);
pthread_join(Tid[l],NULL);
pthread_join(Tid[2],NULL);
pthread_join(Tid[3],NULL);
}
//. . .
}
Обратите внимание на то, что конструктор вызывает функцию pthread_join(). Этот вызов заставляет конструктор ожидать завершения работы всех четырех потоков. Эти потоки могут активизироваться и с помощью других функций-членов класса blackboard. Но те действия, которые выполняют источники знаний «в рамках» конструктора, представляют своего рода предварительную инициализацию «классной доски», поэтому весьма уместно не продолжать работу по созданию объекта «классной доски» до тех пор, пока эти потоки не доведут до конца свою работу. Такой подход к созданию потоков в конструкторе заставляет задуматься об обработке ошибок и исключительных ситуаций. Что произойдет, если по какой-то причине при выполнении потоков случится сбой? Поскольку конструкторы не возвращают никаких значений, то здесь просто необходимо позаботиться об обработке исключительных ситуаций. Каждый поток связывается со «своей» функцией.
void *suggestionForMajor(void *X);
void *suggescionForMinor(void *X);
void *suggestionForGeneral(void *X);
void *suggestionForElective(void *X);
Эти четыре функции используются потоками для реализации действий соответствующих источников знаний. Поскольку «классная доска» является глобальным объектом, каждая из этих функций имеет непосредственный доступ к функциям-членам класса blackboard. Поэтому источники знаний могут вызывать функции-члены «классной доски» напрямую.
//...
Combination.generateCombinations(1,9, Courses);
Result = Combination.element(9);
//.. .
Blackboard.suggestionsForMinor(Value);
//.. .
Поскольку некоторые разделы «классной доски» имеют ограниченный доступ для отдельных источников
