Implement simulated core download manager multithreading logic

README.md

@@ -1,202 +1,53 @@
-# Eighth Assignment: Multithreading Basics
+<div dir="rtl">
 
-## Table of contents
+# گزارش پروژه هشتم - برنامه‌نویسی پیشرفته
-- [Introduction](#introduction)
-- [Objectives 🎯](#objectives-)
-- [Theoretical Questions 📝](#theoretical-questions-)
-- [Practical Questions 💻](#practical-questions-)
-- [Evaluation ⚖️](#evaluation-)
-- [Submission ⌛](#submission-)
-- [Additional Resources 📚](#additional-resources-)
 
-## Important Note:
+**نام دانشجو:** امیرعلی امیری  
-This project is configured as a **Maven project**. If you're opening this project in an IDE (like IntelliJ IDEA or VS Code), please ensure you import it as a Maven project so that dependencies and build settings are recognized automatically.
+**درس:** برنامه‌نویسی پیشرفته (AP)
-
-To run the project from the command line, use:
-```bash
-mvn compile
-mvn exec:java -Dexec.mainClass="Main"
-```
-
-## Introduction
-Welcome to your Eighth Advanced Programming (AP) Assignment. This project is divided into two main sections:
-
-1. **Theoretical Questions**: Analyze key multithreading concepts (Start vs Run, Daemon threads, and Lambdas).
-2. **Practical Questions**: Implement a **Simulated Download Manager**. You will use Java Threads to simulate downloading a file in multiple chunks concurrently.
-
-> **⚠️ Note:** This is a **local simulation only**. There is no actual network activity, URL connection, or socket programming involved. The goal is to practice thread management and state observation.
-
-## Objectives 🎯
-
-By completing this assignment, you will:
-- Apply **multithreading** basics using the `Thread` class and `Runnable` interface.
-- Understand how to manage multiple worker threads performing independent tasks.
-- Implement a monitor thread to observe the progress of other threads.
-- Practice using `start()` and `join()` for thread lifecycle management.
-
-## Theoretical Questions 📝
-**Note: Please answer these questions in a Markdown file (Report.md) and place it in the root directory of your fork. Include code or screenshots where you see fit.**
-
-### 1. `start()` vs `run()`
-
-```java  
-public class StartVsRun {    
-    static class MyRunnable implements Runnable {    
-        public void run() {    
-            System.out.println("Running in: " + Thread.currentThread().getName()); 
-        }    
-    }    
-    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {    
-        Thread t1 = new Thread(new MyRunnable(), "Thread-1");    
-        System.out.println("Calling run()");    
-        t1.run();    
-        Thread.sleep(100);    
-    
-        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable(), "Thread-2");    
-        System.out.println("Calling start()");    
-        t2.start();    
-    }  
-}  
-```  
-
-**Questions:**
-
-- What output do you get from the program? Why?
-
-- What’s the difference in behavior between calling `start()` and `run()`?
-
----  
-
-### 2. Daemon Threads
-
-```java  
-public class DaemonExample {    
-    static class DaemonRunnable implements Runnable {    
-        public void run() {    
-            for(int i = 0; i < 20; i++) {    
-                System.out.println("Daemon thread running...");    
-                try {    
-                    Thread.sleep(500);    
-                } catch (InterruptedException e) {    
-                 //[Handling Exception...]  
-                }            
-            }    
-        }    
-    }    
-    public static void main(String[] args) {    
-        Thread thread = new Thread(new DaemonRunnable());    
-        thread.setDaemon(true);    
-        thread.start();    
-        System.out.println("Main thread ends.");    
-    }  
-}  
-```  
-
-**Questions:**
-- What output do you get from the program? Why?
-
-- What happens if you remove `thread.setDaemon(true)`?
-
-- What are some real-life use cases of daemon threads?
-
-  
----  
-
-### 3. A shorter way to create threads
-
-```java  
-public class ThreadDemo {  
-    public static void main(String[] args) {  
-        Thread thread = new Thread(() -> {  
-            System.out.println("Thread is running using a ...!");  
-        });  
-  
-        thread.start();  
-    }  
-}   
-```  
-
-**Questions:**
-- What output do you get from the program?
-
-- What is the `() -> { ... }` syntax called?
-
-- How is this code different from creating a class that extends `Thread` or implements `Runnable`?
-
-
-## Practical Questions 💻
-
-### Simulated Download Manager
-You are tasked with completing a skeleton project for a download manager. The application reads a configuration file, splits a "file" into several chunks, and assigns each chunk to a dedicated worker thread.
-
-#### 🏗 Project Structure
-- `src/main/resources/download_config.txt`: Contains simulation parameters (file size, chunk count, delays).
-- `DownloadWorker.java`: The logic for simulating a chunk download (needs implementation).
-- `ProgressMonitor.java`: A thread that periodically prints the total progress (needs implementation).
-- `Main.java`: The entry point that initializes chunks, starts threads, and waits for completion.
-- `ChunkStatus.java`: Data class holding the state of individual chunks.
-
-#### 🛠 What You Need to Do
-In the provided source code, look for **`// TODO`** comments. You must:
-
-1.  **Implement `DownloadWorker`**:
-    - Record start/end times for each chunk.
-    - Use a loop to simulate progress based on the random delays and step sizes provided in the config.
-    - Update the shared `ChunkStatus` object so the monitor can see progress.
-2.  **Implement `ProgressMonitor`**:
-    - Periodically calculate the total downloaded megabytes across all chunks.
-    - Exit gracefully once all chunks are marked as completed.
-3.  **Complete `Main`**:
-    - Properly instantiate and `start()` the worker threads and the monitor thread.
-    - Use `join()` to ensure the main thread waits for all workers to finish before printing the final report.
-
-#### ⚙️ Configuration
-The simulation behavior is controlled by `src/main/resources/download_config.txt`. You can modify these values to test different scenarios (e.g., more chunks or faster/slower speeds).
 
 ---
 
-## Bonus Tasks 🌟
+## بخش اول: مقایسه `start()` و `run()`
-- Download Speed and ETA:
-    - Calculate and display the current overall download speed during the simulation.
-    - Estimate and show the remaining time (ETA) based on the current progress and speed.
 
-- User Interface (UI):
+### ۱. خروجی برنامه و دلیل آن
-    - Improve the console output or design a simple UI that presents download progress in a cleaner and more intuitive way.
+* **خروجی فراخوانی `t1.run()`:** عبارت `Running in: main`
-    - Make the simulation easier to follow by showing chunk activity, total progress, and final results in a user-friendly format.
+* **خروجی فراخوانی `t2.start()`:** عبارت `Running in: Thread-2`
 
-- Real-Time Progress Bar:
+**دلیل:** هنگام فراخوانی مستقیم متد `t1.run()`، نخ (Thread) جدیدی ساخته نمی‌شود؛ به همین دلیل کدهای درون این متد مانند یک متد معمولی و به صورت خط‌به‌خط، داخل همان نخ فعلی (یعنی نخ `main`) اجرا می‌شوند.  
-    - Implement a real-time progress bar that updates in place instead of printing a new line each time.
+اما با فراخوانی متد `t2.start()`، به ماشین مجازی جاوا (JVM) درخواست داده می‌شود تا یک نخ کاملاً جدید و مستقل ایجاد کند. پس از ایجاد این نخ، متد `run()` درون آن و به صورت موازی با نخ اصلی اجرا خواهد شد.
-    - Show smooth progress growth in the console so the output looks more like a real download manager.
 
-- Sequential vs Multithreaded Comparison:
+### ۲. تفاوت رفتاری
-    - Add a mode to simulate downloading chunks sequentially (one after another) and compare it with the multithreaded version.
+* **متد `start()`:** به صورت غیرهمگام (Asynchronous) عمل می‌کند. این متد با ایجاد یک Call Stack مجزا برای نخ جدید، امکان اجرای هم‌زمان وظایف مختلف را فراهم می‌سازد.
-    - Measure and report the total execution time of both approaches, and briefly analyze the difference in performance.
+* **متد `run()`:** به صورت همگام (Synchronous) عمل می‌کند و رفتار آن کاملاً مشابه یک متد عادی است؛ در نتیجه، نخ فعلی را تا زمان اتمام اجرای کدهای خود متوقف (Block) می‌کند.
 
-## Evaluation ⚖️
+---
 
-Your work will be evaluated based on:
+## بخش دوم: نخ‌های پس‌زمینه (Daemon Threads)
 
-- **Thread Management**: Correct use of `start()` and `join()`.
+### ۱. خروجی برنامه و دلیل آن
-- **Simulation Logic**: Correct implementation of the loops and random delays in the worker threads.
+* **خروجی:** معمولاً برنامه تنها با چاپ خط `Main thread ends.` پایان می‌یابد.
-- **Thread Safety**: Following the constraint of each worker only writing to its own assigned object.
-- **Code Quality**: Readable code and proper use of Java conventions.
 
-**Total: 500 points**
+**دلیل:** در جاوا، به محض اتمام کار تمامی نخ‌های کاربر (User Threads یا همان نخ‌های غیر دیمن)، ماشین مجازی جاوا (JVM) به طور خودکار بسته می‌شود. از آنجا که نخ `main` بلافاصله پس از فعال‌سازی نخ دیمن به پایان می‌رسد، JVM نیز کار برنامه را خاتمه می‌دهد و منتظر کامل شدن حلقه نخ دیمن نمی‌ماند.
-- 🧠 Theoretical Questions – 150 points
-- 💻 Practical Task (Download Manager) – 350 points
 
-## Submission ⌛
+### ۲. حذف خط `thread.setDaemon(true)`
+در صورت حذف این خط، نخ به یک نخ کاربر معمولی تبدیل می‌شود. در این حالت، حتی پس از اتمام کار نخ `main`، ماشین مجازی جاوا روشن باقی می‌ماند و منتظر می‌شود تا این نخ تمام ۲۰ دور حلقه خود را (که حدود ۱۰ ثانیه زمان می‌برد) به طور کامل اجرا کند.
 
-1. Add your mentor as a contributor to the project.
+### ۳. کاربردهای واقعی نخ‌های Daemon
-2. Create a `develop` branch for implementing features.
+* **سیستم زباله‌روبی جاوا (Garbage Collection):** مدیریت و آزاد‌سازی حافظه بلااستفاده در پس‌زمینه برنامه.
-3. Use Git for regular code commits.
+* **نخ‌های مانیتورینگ:** بررسی مداوم وضعیت سلامت و میزان مصرف منابع سیستم در پس‌زمینه.
-4. Push your code and the answers file (Report.md) to the remote repository.
+* **سیستم ذخیره خودکار (Auto-Save):** ذخیره‌سازی دوره‌ای اطلاعات در بازی‌ها یا نرم‌افزارهای ویرایشگر، بدون ایجاد وقفه در جریان اصلی برنامه.
-5. Submit a pull request to merge the `develop` branch with `main`.
 
-**Deadline:** **Friday, June 5** (15th of Khordad)
+---
 
-## Additional Resources 📚
+## بخش سوم: روش کوتاه‌تر برای ساخت نخ‌ها (Lambda Expression)
 
-- [Java Concurrency and Multithreading](https://jenkov.com/tutorials/java-concurrency/index.html)
+### ۱. خروجی برنامه
-- [Creating and Starting Java Threads](https://jenkov.com/tutorials/java-concurrency/creating-and-starting-threads.html)
+* **خروجی:** عبارت `Thread is running using a ...!` در کنسول چاپ می‌شود.
-- [Thread.join() explained](https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Thread.html#join--)
+
+### ۲. نام این سینتکس
+به سینتکس `() -> { ... }` اصطلاحاً **Lambda Expression** (عبارت لمبدا) می‌گویند.
+
+### ۳. تفاوت با روش‌های سنتی
+در روش‌های سنتی باید یک کلاس مجزا به صورت مشتق‌شده از `Thread` ایجاد می‌کردیم یا اینترفیس `Runnable` را از طریق یک کلاس جداگانه یا بی‌نام (Anonymous Class) پیاده‌سازی می‌نمودیم. اما با استفاده از عبارت لمبدا، نیازی به نوشتن این کدهای تکراری و اضافی نیست و می‌توان پیاده‌سازی تنها متد انتزاعی اینترفیس (یعنی متد `run`) را به صورت مستقیم و خلاصه به سازنده کلاس `Thread` پاس داد. این کار خوانایی کد را افزایش می‌دهد، در حالی که عملکرد آن در پشت صحنه هیچ تفاوتی با روش‌های گذشته ندارد.
+
+</div>

src/main/java/DownloadWorker.java

@@ -21,23 +21,40 @@ public class DownloadWorker implements Runnable {
 
     @Override
     public void run() {
-        // TODO: Record the chunk start time in chunkStatus.
+        chunkStatus.setStartTimeMs(System.currentTimeMillis());
         double downloaded = 0.0;
 
-        // TODO: Print a message that this chunk has started downloading.
+        System.out.println("Worker for Chunk #" + chunkStatus.getChunkId() + " has started.");
 
         while (downloaded < chunkStatus.getChunkSizeMB()) {
-            // TODO: Generate a random sleep delay between min and max delay.
+            // محاسبه زمان تاخیر تصادفی در محدوده مجاز کانفیگ
-            // TODO: Sleep for that delay.
+            int delayRange = config.getMaxStepDelayMs() - config.getMinStepDelayMs();
-            // TODO: Generate a random download amount for this step.
+            int sleepDelay = config.getMinStepDelayMs() + (delayRange > 0 ? random.nextInt(delayRange + 1) : 0);
-            // TODO: Increase downloaded, but do not go beyond chunk size.
+
-            // TODO: Save the updated downloaded value into chunkStatus.
+            try {
-            // TODO: Optionally print step-by-step progress.
+                Thread.sleep(sleepDelay);
+            } catch (InterruptedException e) {
+                System.out.println("Worker for Chunk #" + chunkStatus.getChunkId() + " was interrupted.");
+                return;
+            }
+
+            // محاسبه حجم دانلود تصادفی در این گام
+            double sizeRange = config.getMaxStepDownloadMB() - config.getMinStepDownloadMB();
+            double stepDownload = config.getMinStepDownloadMB() + (sizeRange > 0 ? random.nextDouble() * sizeRange : 0);
+
+            // اضافه کردن حجم دانلود شده بدون تجاوز از حجم کل چانک
+            downloaded += stepDownload;
+            if (downloaded > chunkStatus.getChunkSizeMB()) {
+                downloaded = chunkStatus.getChunkSizeMB();
+            }
+
+            chunkStatus.setDownloadedMB(downloaded);
         }
 
-        // TODO: Mark the chunk as completed.
+        chunkStatus.setCompleted(true);
-        // TODO: Record the chunk end time in chunkStatus.
+        chunkStatus.setEndTimeMs(System.currentTimeMillis());
-        // TODO: Print a message that this chunk has finished downloading.
+
+        System.out.println("Worker for Chunk #" + chunkStatus.getChunkId() + " has finished downloading.");
     }
 
-}
+}

src/main/java/Main.java

@@ -34,48 +34,33 @@ public class Main {
 
             workerThreads.add(workerThread);
 
-            // TODO:
+            // چاپ جزییات تخصیص چانک به نخ‌ها جهت دیباگ کردن برنامه
-            // Students may print helpful debug information here,
+            System.out.println("Assigned Chunk #" + chunk.getChunkId() + " (" + chunk.getChunkSizeMB() + " MB) to " + workerThread.getName());
-            // for example which chunk is assigned to which worker thread.
         }
 
         // 4. Create and start monitor thread
         ProgressMonitor monitor = new ProgressMonitor(config, chunks);
         Thread monitorThread = new Thread(monitor, "Progress-Monitor");
 
-        // TODO:
+        monitorThread.start();
-        // Start the monitor thread before starting the workers
-        // so that progress can be displayed while downloading happens.
-        //
-        // Example idea:
-        // monitorThread.start();
 
         // 5. Start worker threads
-        // TODO:
+        for (Thread thread : workerThreads) {
-        // Start each worker thread in workerThreads.
+            thread.start();
-        // Use a loop and call start() on each thread.
+        }
 
         // 6. Wait for workers to finish
-        // TODO:
+        try {
-        // Wait for all worker threads to complete by calling join().
+            // انتظار برای به پایان رسیدن تک تک ورکرهای دانلود چانک‌ها
-        // This should be done inside a try-catch block for InterruptedException.
+            for (Thread thread : workerThreads) {
-        //
+                thread.join();
-        // Hint:
+            }
-        // for (Thread thread : workerThreads) {
-        //     thread.join();
-        // }
 
-        // TODO:
+            // انتظار برای اتمام کار نخ مانیتور
-        // After all workers finish, the monitor thread may also need to stop.
+            monitorThread.join();
-        // Depending on how ProgressMonitor is implemented, students may:
+        } catch (InterruptedException e) {
-        // - wait for it to finish on its own, or
+            System.out.println("Main thread was interrupted while waiting for threads.");
-        // - add a stopping mechanism in ProgressMonitor later.
+        }
-        //
-        // If your monitor finishes automatically, you may join it here.
-
-        // NOTE:
-        // this final report may show 0 progress because no worker has actually run yet.
-        // Until students complete the thread start/join TODOs above,
 
         // 7. Print final report
         System.out.println();
@@ -104,4 +89,4 @@ public class Main {
         System.out.println("Downloaded total: " + downloadedMB + "/" + config.getTotalSizeMB() + " MB");
         System.out.println("Simulation finished.");
     }
-}
+}

src/main/java/ProgressMonitor.java

@@ -16,17 +16,6 @@ public class ProgressMonitor implements Runnable {
 
     @Override
     public void run() {
-        // TODO:
-        // Repeatedly check chunk progress until all chunks are completed.
-        // In each loop:
-        // 1. Read the downloaded size from every chunk
-        // 2. Add all downloaded amounts to totalDownloadedMB
-        // 3. Count completed chunks
-        // 4. Print a progress message
-        // 5. If completedChunks == chunks.size(), print a final monitor message and stop
-        // 6. Otherwise sleep for monitorDelayMs and continue
-
-
         while (true) {
             double totalDownloadedMB = 0.0;
             int completedChunks = 0;
@@ -54,9 +43,11 @@ public class ProgressMonitor implements Runnable {
                     chunks.size()
             );
 
-
+            // بررسی پایان دانلود تمام چانک‌ها برای خروج از حلقه مانیتور
-            // TODO:
+            if (completedChunks == chunks.size()) {
-            // If all chunks are completed, print a final message and exit the loop
+                System.out.println("Progress Monitor: All chunks completed successfully. Exiting monitor thread.");
+                break;
+            }
 
             try {
                 Thread.sleep(monitorDelayMs);
@@ -66,4 +57,4 @@ public class ProgressMonitor implements Runnable {
             }
         }
     }
-}
+}