Monitor

Monitor adalah suatu tipe data abstrak yang dapat mengatur aktivitas serta penggunaan resource oleh beberapa thread. Ide monitor pertama kali diperkenalkan oleh C.A.R Hoare dan Per Brinch-Hansen pada awal 1970-an.

Monitor terdiri atas data-data private dengan fungsi-fungsi public yang dapat mengakses data-data tersebut. Method-method dalam suatu monitor sudah dirancang sedemikian rupa agar hanya ada satu buah method yang dapat bekerja pada suatu saat. Hal ini bertujuan untuk menjaga agar semua operasi dalam monitor bersifat mutual exclusion.

Monitor dapat dianalogikan sebagai sebuah bangunan dengan tiga buah ruangan yaitu satu buah ruangan kontrol, satu buah ruang-tunggu-masuk, satu buah ruang-tunggu-dalam. Ketika suatu thread memasuki monitor, ia memasuki ruang-tunggu-masuk (enter). Ketika gilirannya tiba, thread memasuki ruang kontrol (acquire), di sini thread menyelesaikan tugasnya dengan shared resource yang berada di ruang kontrol (owning). Jika tugas thread tersebut belum selesai tetapi alokasi waktu untuknya sudah habis atau thread tersebut menunggu pekerjaan thread lain selesai, thread melepaskan kendali atas monitor (release) dan dipindahkan ke ruang-tunggu-dalam (waiting queue). Ketika gilirannya tiba kembali, thread memasuki ruang kontrol lagi (acquire). Jika tugasnya selesai, ia keluar dari monitor (release and exit).

Gambar 20.1. Monitor

Monitor

Karena masalah sinkronisasi begitu rumit dan beragam, monitor menyediakan tipe data condition untuk programmer yang ingin menerapkan sinkronisasi yang sesuai untuk masalah yang dihadapinya. Condition memiliki operasi-operasi:

  1. Wait, sesuai namanya thread yang memanggil fungsi ini akan dihentikan kerjanya.
  2. Signal, jika suatu thread memanggil fungsi ini, satu (dari beberapa) thread yang sedang menunggu akan dibangunkan untuk bekerja kembali. Operasi ini hanya membangunkan tepat satu buah thread yang sedang menunggu. Jika tidak ada thread yang sedang menunggu, tidak akan terjadi apa-apa (bedakan dengan operasi buka pada semafor).

Ilustrasi monitor dengan condition variable:

Gambar 20.2. Monitor dengan condition variable

Monitor dengan condition variable

Bayangkan jika pada suatu saat sebuah thread A memanggil fungsi signal pada condition x (x.signal()) dan ada sebuah thread B yang sedang menunggu operasi tersebut (B telah memanggil fungsi x.wait() sebelumnya), ada dua kemungkinan keadaan thread A dan B setelah A mengeksekusi x.signal():

  1. Signal-and-Wait, A menunggu sampai B keluar dari monitor atau menunggu condition lain yang dapat mengaktifkannya.
  2. Signal-and-Continue, B menunggu sampai A keluar dari monitor atau menunggu condition lain yang dapat mengakifkannya.

Monitor dikembangkan karena penggunaan semafor yang kurang praktis. Hal itu disebabkan kesalahan pada penggunaan semafor tidak dapat dideteksi oleh compiler. Keuntungan memakai monitor:

  1. Kompilator pada bahasa pemrograman yang telah mengimplementasikan monitor akan memastikan bahwa resource yang dapat diakses oleh beberapa thread dilindungi oleh monitor, sehingga prinsip mutual exclusion tetap terjaga.
  2. Kompilator bisa memeriksa kemungkinan adanya deadlock.
Monitor Java

Java adalah bahasa pemrograman yang telah menerapkan multithreading. Oleh karena itu, diperlukan suatu sistem yang dapat mensinkronisasi thread-thread tersebut. Java Virtual Machine memakai monitor untuk sinkronisasi thread.

Monitor JVM mendukung dua jenis sinkronisasi yaitu:

  1. Mutual ExclusionSeperti pada monitor biasa, monitor mengatur thread-thread yang berbagi resource agar dapat bekerja sendiri-sendiri dengan baik tanpa ada yang saling menggangu.Pada umumnya pengaturan ini ditujukan untuk thread-thread yang saling berbagi resource, sehingga thread-thread yang tidak berbagi resource dapat dibiarkan bekerja sendiri. Akan tetapi, dalam JVM thread dengan prioritas lebih tinggi akan mendominasi thread dengan prioritas rendah sehingga CPU dapat dimonopoli oleh thread dengan prioritas tinggi dan thread dengan prioritas rendah tidak mendapatkann CPU time. Untuk mengatasi hal ini digunakanlah monitor. Secara umum monitor digunakan untuk melindungi akses terhadap resource yang ada di dalamnya.
  2. Cooperation Cooperation berarti membantu beberapa thread untuk bekerjasama mencapai tujuannya. Cooperation berperan terutama ketika suatu thread menginginkan resource dalam keadaan tertentu dan thread lain bertanggung jawab untuk membuat resource tersebut menjadi seperti yang diinginkan oleh thread pertama.Dalam JVM, semua object dan class diasosiasikan dengan monitor (object monitor dan class monitor). Untuk object, monitor melindungi variabel dari instansiasi object tersebut, untuk class, monitor melindungi class variable.Untuk mengimplementasikan mutual exclusion, JVM mengasosiasikan lock untuk setiap object dan class. Jika suatu thread mendapatkan lock-nya, thread lain tidak akan bisa mengambil lock tersebut sebelum thread itu melepaskan lock-nya (suatu thread yang mendapatkan lock-nya mendapat akses untuk menggunakan monitor). Hal inilah yang disebut dengan object locking.

Ilustrasi monitor Java:

Gambar 20.3. Monitor JVM

Monitor JVM

Cara penggunaan monitor java

  1. Synchronized StatementsUntuk membuat sebuah synchronized statement, gunakan keyword synchronized dengan ekspresi yang me- refer ke suatu objectcontoh:
    void reverseOrder()
       {
          synchronized(this)
          {
             /*ekspresi method*/
          }
       }
  2. Synchronized Methodsuntuk membuat suatu synchronized methods, cukup dengan menambahkan keyword synchronized di depan nama methodtersebut pada deklarasinya contoh:
    synchronized void reverseOrder()
    {
       /*ekspresi method*/
    }

Seperti halnya pada monitor biasa, monitor JVM juga menyediakan method-method tambahan agar programmer dapat dengan leluasa menyelesaikan masalah sinkronisasi yang dihadapinya. Method-method tersebut adalah:

  1. void wait() thread yang memanggil method ini akan mesuk ke waiting queue. Thread tersebut akan menunggu sampai ada thread lain yang memanggil method notify().
  2. void wait(long timeout) dan void wait(long timeout, int nanos)Mirip seperti method wait, bedanya ketika timeout (dalam milisekon) habis dan tidak ada thread lain yang memanggil method notify(), thread dibangunkan oleh JVM.
  3. void notify()Membangunkan satu thread yang ada di waiting queue yang dipilih secara random. Jika tidak ada thread di waiting queue, maka tidak akan terjadi apa-apa.
  4. void notifyAll()Mirip seperti notify(), tetapi yang dibangunkan adalah semua thread yang berada di waiting queue.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s