Параллельное и распределенное программирование на С++

Хьюз Камерон

Проблема состоит в том, что, когда студент готов взять выбранный им курс, прием на него может уже оказаться закрытым, и вместо него ему предлагаются другие курсы, которые его интересуют в меньшей степени. Курсы-заменители увеличивают стоимость и продолжительность обучения студента в колледже, что с точки зрения студента является негативным фактором. Но если курсы-заменители отвечают «посторонним» интересам студента (имеются в виду хобби или перспективные цели), то такие курсы-заменители могут оказаться допустимыми. Кроме того, существует ряд факультативных кусов, которые могут также давать право для «выхода на диплом». Студент хотел бы получить оптимальный набор курсов, который бы позволил ему в запланированные сроки (или досрочно) претендовать

на диплом, оставаясь при этом в рамках намеченного бюджета с максимальной гибкостью участвуя в учебном процессе. Для решения этой задачи студент использует работающую в реальном масштабе времени программу составления расписания учебных курсов, основанную на технологии «классной доски».

Важно отметить, что «классная доска» имеет доступ реального времени к академической характеристике студента и текущим курсам (с открытым или закрытым приемом) в любой момент периода регистрации. Кроме того, «классная доска» имеет доступ к дипломному плану студента, академическим требованиям для реализации этого плана, расписанию «готовности» студента посещать занятия, данным о его целях и предпочтениях и т.д. Все эти элементы моделируются с помощью С++- и CORBA-классов и образуют компоненты «классной доски». Для упрощения нашего примера мы рассмотрим только следующие четыре источника знаний:

• консультант по общеобразовательным курсам;

• консультант по основным курсам;

• консультант по факультативным курсам;

• консультант по непрофилирующим курсам.

Итак, рассмотрим фрагмент CORBA-интерфейса «классной доски».

// Листинг 13.1. CORBA-объявления, необходимые для нашего // класса «классной доски»

typedef sequence<long> courses;

interface black_board{

//. . .

void suggestionsForMajor(in courses Major);

void suggestionsForMinor(in courses Minor);

void suggestionsForGeneral(in courses General);

void suggestionsForElectives(in courses Electives);

courses currentDegreePlan;

courses suggestedSchedule;

//. . .

};

Главная цель интерфейса black_board — обеспечить доступ для чтения и записи со стороны источников знаний. В данном случае при разделении «классной доски» необходимо предусмотреть сегменты для каждого источника знаний. ^[23] Это позволяет источникам знаний получать доступ к «классной доске» посредством CRCW-стратегии. Другими словами, несколько типов источников знаний могут получить доступ к «классной доске» одновременно, но источники знаний одинакового типа должны быть ограничены применением CREW-стратегии. Любой метод или функция-член, с помощью которого источники знаний будут получать доступ к»классной доске», должен быть определен в интерфейсном классе black_board. Класс courses объявляется с использованием типа CORBA, и поэтому его можно применять в качестве параметра и значений, возвращаемых методами при взаимодействии между источниками знаний и «классной доской». Поэтому эти объявления класса black_board

courses Minor; courses Major;

будут использованы для представления информации, которая либо записывается на «классную доску», либо считывается с нее. Тип courses — это синоним для CORBA-типа sequence<long>, полученный в результате использования typedef-объявления. Тип sequence<long> в CORBA представляет собой вектор (массив) переменной длины. Это означает, что переменные типа courses используются для хранения массива элементов типа long. Каждый long-элемент предназначен для хранения кода курса. Каждый код курса представляет курс обучения, предлагаемый в колледже. Поскольку С++ не имеет типа sequence, то объявление sequence<long> преобразуется в С++-класс. Этот класс имеет такое же имя, как sequence<long> typedef: courses. Процесс преобразования из CORBA-типов в типы С++ происходит во время IDL-компиляции при построении CORBA-приложения. IDL-компилятор должен перевести объявление sequence<long> в С++-код,

С++-класс courses должен автоматически включать перечисленные ниже функции.

allocbuf freebuf get_buffer length operator[] release replace maximum

Источники знаний будут взаимодействовать с «классной доской» с помощью этих методов. Объявление sequence<long> «невидимо» для источников знаний; они «видят» только класс courses. Поскольку CORBA поддерживает такие типы данных, как структуры (struct), классы, массивы и последовательности, источники знаний могут обмениваться с «классной доской» высокоорганизованными объектами. Это позволяет программисту поддерживать объектно-ориентированное представление при обмене данными с «классной доской». Поддержка объектно-ориентированного представления (где это необходимо) является важным фактором понижения уровня сложности параллельного программирования. Способность просто считывать с «классной доски» и записывать на нее сложные объекты или даже иерархии объектов упрощает программирование в параллельных приложениях. Нет необходимости выполнять преобразование из примитивных типов данных в сложные объекты: можно совершать обмен сложными объектами напрямую.

Реализация интерфейсного класса black_board

Обратите внимание на то, что в интерфейсном классе (см. листинг 13.1) нет объявлений переменных. Вспомните, что интерфейсный класс в CORBA-реализации ограничивается только объявлением методов. В интерфейсном классе не существует компонентов, предназначенных для хранения информации. CORBA-классы должны тесно контактировать с С++-реализациями до конца работы приложения. Реальные реализации методов и необходимых переменных вносятся в производный класс (выведенный из этого интерфейсного класса). Производный класс, выведенный из интерфейсного класса black_board, представлен в листинге 13.2.

// Листинг 13.2. Фрагмент класса реализации для

// интерфейсного класса black_board

#include «black_board.h»

#include <set.h>

class blackboard : virtual public POA_black_board{

protected:

//. . .

set<long> SuggestionForMajor;

set<long> SuggestionForMinor;

set<long> SuggestionForGeneral;

set<long> SuggestionForElective;

courses Schedule; courses DegreePlan;

public:

blackboard(void); ~blackboard(void);

void suggestionsForMajor(const courses &X);

void suggestionsForMinor(const courses &X);

void suggestionsForGeneral(const courses &X);

void suggestionsForElectives(const courses &X);

courses *currentDegreePlan(void);

courses *suggestedSchedule(void);

//. . .

} ;

Этот класс реализации используется для предоставления реальных определений методов, объявленных в интерфейсном классе. Помимо реализации методов, производный класс может содержать компоненты данных, поскольку они не объявлены в качестве интерфейса. Обратите внимание на то, что класс реализации black_board, представленный в листинге 13.2, наследует непосредственно не интерфейсный класс black_board, а класс POA_black_board, который является одним из тех классов, которые создает IDL-компилятор от имени интерфейсного класса black_board. Объявление класса POA_black_board приведено в листинге 13.3.

// Листинг 13.3. Фрагмент объявления класса POA_black_board,

// созданного idl-компилятором для

// интерфейсного класса black_board

class POA_black_board : virtual public PortableServer::StaticImplementation

{

public:

virtual -POA_black_board ; black_board_ptr _this ;

bool dispatch (CORBA::StaticServerRequest_ptr); virtual void invoke (CORBA::StaticServerRequest_ptr); virtual CORBA::Boolean _is_a (const char *); virtual CORBA::InterfaceDef_ptr _get_interface ; virtual CORBA::RepositoryId _primary_interface