Simulación de un Restaurante con Meseros y Clientes Concurrentes

Enunciado

Diseña un programa en Java que simule el funcionamiento de un restaurante donde múltiples clientes llegan y son atendidos por meseros. El restaurante tiene un número limitado de mesas, por lo que los clientes deben esperar si no hay mesas disponibles. Los meseros deben coordinarse para atender a los clientes de manera ordenada.

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Requisitos

1. Clases necesarias:
   • Una clase Restaurante que gestione las mesas disponibles.
   • Una clase Cliente que represente a los hilos que intentan ocupar mesas.
   • Una clase Mesero que represente a los hilos que atienden a los clientes.
2. Gestión del restaurante:
   • El restaurante tiene un número limitado de mesas.
   • Los clientes deben esperar si no hay mesas libres.
   • Cada cliente ocupa una mesa, espera un tiempo mientras come y luego libera la mesa.
   • Los meseros atienden a los clientes asignados a las mesas.
3. Sincronización:
   • Usa wait() y notify() para coordinar el acceso a las mesas.
4. Simulación:
   • Crea 5 mesas.
   • Genera 10 clientes y 2 meseros.

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Implementación

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

class Restaurante {
    private final int capacidadMesas;
    private final Queue<Integer> mesasOcupadas = new LinkedList<>();

    public Restaurante(int capacidadMesas) {
        this.capacidadMesas = capacidadMesas;
    }

    public synchronized int ocuparMesa() throws InterruptedException {
        while (mesasOcupadas.size() == capacidadMesas) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " espera por una mesa.");
            wait(); // Espera si todas las mesas están ocupadas
        }
        int numeroMesa = mesasOcupadas.size() + 1;
        mesasOcupadas.add(numeroMesa);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ocupó la mesa " + numeroMesa);
        notifyAll(); // Notifica a los meseros
        return numeroMesa;
    }

    public synchronized void liberarMesa(int numeroMesa) {
        mesasOcupadas.remove(numeroMesa);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " liberó la mesa " + numeroMesa);
        notifyAll(); // Notifica a los clientes que esperan por una mesa
    }
}

class Cliente implements Runnable {
    private final Restaurante restaurante;

    public Cliente(Restaurante restaurante) {
        this.restaurante = restaurante;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            int mesa = restaurante.ocuparMesa();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " está comiendo en la mesa " + mesa);
            Thread.sleep((int) (Math.random() * 3000 + 1000)); // Simula el tiempo de comida
            restaurante.liberarMesa(mesa);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

class Mesero implements Runnable {
    private final Restaurante restaurante;

    public Mesero(Restaurante restaurante) {
        this.restaurante = restaurante;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            while (true) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " está verificando las mesas.");
                Thread.sleep(2000); // Simula tiempo de servicio
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

public class SimulacionRestaurante {
    public static void main(String[] args) {
        Restaurante restaurante = new Restaurante(5); // 5 mesas disponibles

        // Crear e iniciar hilos de clientes
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            new Thread(new Cliente(restaurante), "Cliente-" + i).start();
        }

        // Crear e iniciar hilos de meseros
        for (int i = 1; i <= 2; i++) {
            new Thread(new Mesero(restaurante), "Mesero-" + i).start();
        }
    }
}

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Requisitos de Salida

El programa debe mostrar mensajes como los siguientes:

Cliente-1 ocupó la mesa 1
Cliente-1 está comiendo en la mesa 1
Cliente-2 ocupó la mesa 2
Cliente-3 espera por una mesa.
Cliente-1 liberó la mesa 1
Cliente-3 ocupó la mesa 1
Mesero-1 está verificando las mesas.
...

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Conceptos Evaluados

1. Sincronización: Uso de synchronized, wait() y notifyAll() para gestionar recursos compartidos (mesas).
2. Gestión de concurrencia: Manejo de múltiples clientes y meseros de forma concurrente.
3. Coordinación de hilos: Garantizar que los clientes y meseros trabajen de manera coordinada.

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Resumen

Este ejercicio combina el manejo de hilos, sincronización y coordinación en un escenario práctico. Practicar con simulaciones similares te ayudará a entender cómo aplicar estos conceptos en sistemas concurrentes del mundo real.