java第11次作业

Posted 2020-10-16 网络1612黄子颖

一. 本周学习总结

1.1 以你喜欢的方式（思维导图或其他）归纳总结多线程相关内容。

二. 书面作业

本次PTA作业题集多线程

1. 源代码阅读：多线程程序BounceThread

1.1 BallRunnable类有什么用？为什么代码中需要调用Thread.sleep进行休眠？

答：BallRunnable类是支持多线程的类，开启了一个程序，使小球按照指定的规则移动，然后画出来获得小球的形状。代码中调用Thread.sleep进行休眠是为了延缓线程完成的时间，这样我们才能看到小球的移动，不然太快了看不到小球的移动轨迹。

1.2题：

a)Ball.java只做了两件事，这两件事分别是什么？

答：move()方法，实现小球的移动； getShape()方法，获取小球的坐标和大小。

b)BallComponent对象是干什么的？

答：添加小球；画出小球。

c)其内部的ArrayList有什么用？

答：用于存放添加的小球。

d)程序运行过程中，生成了几个BallComponent对象？

答：只有1个。

e)该程序使用了多线程技术，每个小球是分别在不同的线程中进行绘制吗？

答：是。每按一次start按钮，addBall方法都会启动一个新线程。

2. 实验总结：题集(多线程)

2.1 题目：Thread、PrintTask、Runnable与匿名内部类。并回答：

a)通过定义Runnable接口的实现类来实现多线程程序比通过继承自Thread类实现多线程程序有何好处？

答：Java中不支持多继承，只能继承一个父类，但可以继承多个接口，所以使用实现接口的方法可以避免继承的局限。使用Runnable实现多线程使多个线程一起完成多个任务。

b) 6-1，6-3，6-11实验总结。

• 6-1： 在构造该线程的时候，将要循环的次数num传入。然后重写run()方法。最后使用System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+isAlive())打印标识信息。
• 6-3：在Main方法中启动一个线程t1，该线程打印3行信息： 主线程名；线程t1的线程名 ；线程t1所实现的所有接口，使用System.out.println(Arrays.toString(getClass().getInterfaces()));打印。
• 6-11：这题主要是编写PrintTask类实现Runnable接口，功能主要是输出从0到n-1的整数(n在创建PrintTask对象的时候初始化)。并在最后使用System.out.println(Thread.currentThread().getName());输出标识信息。

2.2 使用Lambda表达式改写6-3

Thread t1 = new Thread(
        () -> {
            System.out.println(mainThreadName);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            System.out.println(Arrays.toString(Thread.class.getInterfaces()));
        }
);

2.3 题目：6-2（Runnable与停止线程）。回答：需要怎样才能正确地停止一个运行中的线程？

• 6-2：这题的重点主要是run()方法的内容。对每个传入的word只检查一遍(检查完后将word置为null)。跳出无限循环后，使用System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " stop")打印标识信息。
• 答：一般使用一个boolean类型的变量用来终止线程。使用while语句，在运行中通过改变boolean标记值，退出循环以达到停止线程的作用。

3. 互斥访问

3.1 修改TestUnSynchronizedThread.java源代码使其可以同步访问。(关键代码截图，需出现学号)

截图如下：

4. 互斥访问与同步访问

完成题集6-4(互斥访问)与6-5(同步访问)

4.1 除了使用synchronized修饰方法实现互斥同步访问，还有什么办法可以使用synchronized实现互斥同步访问，使用代码说明（请出现相关代码及学号）？

• 可以使用synchronized代码块:

public static void addId() {//黄子颖 201621123045
    synchronized (Counter.class) {//代表Counter类型的对象
        id++;
    }
}

• 使用显式的Lock和Condition对象:

class Account {//黄子颖 201621123045
    private int balance;

    public Account(int balance) {
        super();
        this.balance = balance;
    }
    public int getBalance() {
        return balance;
    }
    public void deposit(int money) {
        lock.lock();
        try {
            balance += money;
            condition.signalAll();
        } finally {
            // TODO: handle finally clause
            lock.unlock();
        }
    }
    public void withdraw(int money) {
        lock.lock();
        try {
            while (balance < money) {
                try {
                    condition.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
            balance -= money;
        } finally {
            // TODO: handle finally clause
            lock.unlock();
        }
    }
    private java.util.concurrent.locks.Lock lock = new java.util.concurrent.locks.ReentrantLock();
    private java.util.concurrent.locks.Condition condition = lock.newCondition();
}

4.2 同步代码块与同步方法有何区别？

• 同步方法直接在方法上使用 synchronized修饰，实现加锁；而同步代码块在内部使用synchronized代码块。
• 同步代码块的性能更好些，但是同步方法的范围比较大。

4.3 实现互斥访问的原理是什么？请使用对象锁概念并结合相应的代码块进行说明。当程序执行synchronized同步代码块或者同步方法时，线程的状态是怎么变化的？

答：原理是当资源被一个任务使用时，其上加锁。现在在访问某项资源的任务必须锁定这种资源，这时其他任务无法访问它。其被解锁时，另一个任务可以锁定并且使用该资源了。例如：在下面的代码段中，可以获得对象“this”上的内部锁。当执行程序时，如果不能获得相对应的对象锁，那么将不能执行上述代码块中的内容，即synchronized同步代码块中的i++语句，就必须等待，等待获得对象锁。从而通过对象锁实现了互斥访问。

class MyCounter{
   private int i = 0;
   public void increment(){
           //i++;
           synchronized (this) {
        i++;
           }
   }
    ……
}

线程的状态的变化为：如果没有获得对象锁就进入Look Pool状态，等待同步锁被释放；同步锁释放后，线程进入Runnable状态。

4.4 Java多线程中使用什么关键字实现线程之间的通信，进而实现线程的协同工作？

答：Java多线程中使用wait()和notify()/notifyAll()方法来实现线程之间的通信，进而实现线程的协同工作的。

5. 线程间的合作：生产者消费者问题

5.1 运行MyProducerConsumerTest.java。正常运行结果应该是仓库还剩0个货物。多运行几次，观察结果，并回答：结果正常吗？哪里不正常？为什么？

运行结果如下：

答：结果可能会不正常，剩余货物可能不为0，可能是其他的数量。因为生产者与消费者的存取速度不一致，可能出现了没有库存还在取货物的情况。

5.2 使用synchronized, wait, notify解决该问题(关键代码截图，需出现学号)

截图如下：

6. 面向对象设计作业-图书馆管理系统

6.1 系统的功能模块表格，表格中体现出每个模块的负责人。

负责人	学号	模块
黄子颖	201621123045	图书管理、菜单和主函数
翁华辉	201621123042	用户管理

6.2 运行视频

6.3 讲解自己负责的模块，并粘贴自己负责模块的关键代码（出现学号及姓名）。

我负责的是菜单和主函数还有图书管理模块的部分：
主函数Text：

public class Text {//201621123045  黄子颖
	public static void main(String[] args) {
		Menu menu=new Menu();
		boolean flag=false;
		Scanner sc=new Scanner(System.in);
		while(!flag) {			
			
			System.out.println("\\n\\t ~~~图书馆借阅系统~~~");
			System.out.println("\\t欢迎使用本图书馆借阅系统！");
			System.out.println("\\t1.注册账号");
			System.out.println("\\t2.登录");
			System.out.println("\\t3.退出系统");
			System.out.println("请输入序号：\\n");
			switch(sc.nextInt()) {
				case 1:		menu.register();	break;
				case 2:		menu.login();		break;
				case 3:		System.out.print("成功退出图书馆借阅系统！！！！");		flag=true;		break;
				default:	System.out.println("请输入正确的操作序号");		break;
			}
		}
	}
}

菜单Menu：

public class Menu {//201621123045  黄子颖
	
	public User user;

	
	
	public Student register() {
		System.out.println("请输入您的注册信息：");
		Scanner sc=new Scanner(System.in);
		
		System.out.print("姓名:\\t");		
		String name=sc.nextLine();
		
		System.out.print("学号:\\t");
		long ID=Long.parseLong(sc.nextLine()) ;
		
		System.out.print("密码:\\t");
		String password=sc.nextLine();	
		
		Student s=new Student(name, ID, password);
		if(UserUnit.isContain(s)) {
			System.out.print("账户已存在！请重新注册！");
			return register();
		}
		
		UserUnit.add(s);
		user=s;
		System.out.print("\\t注册成功！！！！正在为您登陆！！请稍等。。。");
		try {
			Thread.sleep(2000);
		} catch (InterruptedException e) {
			System.out.println(e+"\\n\\n");
			e.printStackTrace();
		}
		run();
		return  s;
		
	}
	
	public User login() {
		System.out.println("请输入您的登录信息：");
		Scanner sc=new Scanner(System.in);
		
		System.out.print("学号:\\t");
		long ID=Long.parseLong(sc.next()) ;
		
		System.out.print("登录密码:\\t");
		sc.nextLine();
		String password=sc.nextLine();
		
		
		if(UserUnit.peekUser(ID)==null) {
			System.out.print("账号不存在！！！！");
			return login();
		}
		if(!UserUnit.peekUser(ID).getPassword().equals(password)) {
			System.out.println("密码错误！！！");
			return login();
		}
		
		user=UserUnit.peekUser(ID);
		System.out.println("登录成功！！！！");
		run();

		return user;
	}
	
	public void run() {
		
		if(user==null) {
			System.out.print("菜单显示错误：请先登录");
			return;
		}
		
		Menu menu=new Menu();
		Scanner sc=new Scanner(System.in);

			Student stu=(Student)user;
			boolean flag=false;
			
			while(!flag) {
			
			System.out.print("\\n\\t你好，"+user.getName()+"("+user.getID()+")\\n" );
			System.out.println("MENU:");
			System.out.println("\\t1.展示图书馆中的书籍");
			System.out.println("\\t2.借阅书籍");
			System.out.println("\\t3.归还书籍");
			System.out.println("\\t4.查询已借阅的书籍");
			System.out.println("\\t5.退出登录");
			System.out.println("请输入序号：");
			switch(sc.nextInt()) {
				case 1:		
					Library.display();	
					System.out.println("\\n\\t。。。输入任意字符或者点击回车键返回上一级菜单。。。");	
					sc.nextLine();sc.nextLine();	
					break;
				case 2:
					Library.display();	
					System.out.println("\\t请输入所借阅图书的ID：");
					Book book=stu.borrow(sc.nextLong());
					if(book==null)	
						System.out.println("借书失败！！！此书籍不存在或者无库存");
					else if(stu.getBookLoan().containsKey(book))
						System.out.println("借书成功！！！ 请记得及时归还！！！");
					else
						System.out.println("借书成功！！！ 请记得及时归还！！！");
					
					System.out.println("\\n\\t。。。输入任意字符或者点击回车键返回上一级菜单。。。");	
					sc.nextLine();sc.nextLine();	
					break;
					
				case 3:		
					System.out.println("\\t请输入所归还图书的ID：");
					Book book1=stu.giveback(sc.nextLong());
					if(book1==null)	
						System.out.println("归还失败！！！您未借过本书");
					else
						System.out.println("归还成功！！！");
					
					System.out.println("\\n\\t。。。输入任意字符或者点击回车键返回上一级菜单。。。");	
					sc.nextLine();sc.nextLine();	
					break;
					
				case 4:		
					stu.displayloan();
					System.out.println("\\n\\t。。。输入任意字符或者点击回车键返回上一级菜单。。。");	
					sc.nextLine();sc.nextLine();	
					break;
					
				case 5:		
					flag=true;
					System.out.println("\\n\\t。。。请稍后。。。");
					try {
						Thread.sleep(2000);
					} catch (InterruptedException e) {
						System.out.println(e+"\\n\\n");
						e.printStackTrace();
					}
					break;
					
				default:
					System.out.println("请输入正确的操作序号");	
					break;
				}
			
			}
		}
	}

图书馆Lib：

public class Lib {//201621123045  黄子颖
	public enum LendOrBack{
		LEND,BACK
	}
	private static Map<Book,Integer> books=new TreeMap<Books,Integer>();
	static{
		initializeBookStore();
	}
	private static void initializeBookStore(){
		Book book1 = new Books("红",100,"文学");
		Book book2 = new Books("橙",101,"艺术");
		Book book3 = new Books("黄",102,"经济");
		Book book4 = new Books("绿",103,"娱乐");
		Book book5 = new Books("青",130,"杂志");
		Book book6 = new Books("蓝",140,"报纸");
		Book book7 = new Books("紫",300,"哲学");
		books.put(book1, 33);
		books.put(book2, 44);
		books.put(book3, 66);
		books.put(book4, 11);
		books.put(book5, 22);
		books.put(book6, 55);
		books.put(book7, 44);
		
	}
	public static Map<Book, Integer> getBooks() {
		return books;
	}

	public static Book peekBook(long ID) {
		Iterator<Map.Entry<Books, Integer>> m = books.entrySet().iterator();
		while(m.hasNext()){
			Map.Entry<Books, Integer> e = m.next();
			if(e.getKey().getID()==ID&&e.getValue()>0)
				return e.getKey();
		}
		return null;
	}
	public static ArrayList<Book> peekBooks(String name) {
		ArrayList<Book> bookList=new ArrayList<Books> ();
		Iterator<Map.Entry<Books, Integer>> m = books.entrySet().iterator();
		while(m.hasNext()){
			Map.Entry<Books, Integer> e = m.next();
			if(e.getKey().getName()==name&&e.getValue()>0)
				bookList.add(e.getKey());
				
		}
		return bookList;
	}
	
	public static void add(Books book,int num){
		if(books.get(book)==null){
			books.put(book, num);
		}
		else{
			books.put(book, books.get(book)+num);
		}
		
	}
	public static void remove(Books book){
		books.remove(book);
	}
	
	public static void lendOrBack(Book book,LendOrBack action){
		switch(action) {
		
		case LEND:{
			books.put(book, books.get(book)-1);
			break;
		}
		case BACK:{
			books.put(book, books.get(book)+1);
			break;
		}
	 }
	}
	
	public static void display(){
		Iterator<Map.Entry<Book, Integer>> m = books.entrySet().iterator();
		
		System.out.println("     书名   \\t\\tID\\t\\t类别\\t\\t数量");
		while(m.hasNext()){
			Map.Entry<Book, Integer> e = m.next();
			if(e.getValue()>0)
				System.out.println(e.getKey().toString()+"\\t\\t"+e.getValue());
		}
		System.out.println();
	}
}

图书Books：

public class Bs implements Comparable<Books>{//201621123045  黄子颖
	private String name;
	private long ID;
	private String category;
	
	public Books(String name,long ID,String category){
		this.name = name;
		this.ID = ID;
		this.category = category;
	}
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public long getID() {
		return ID;
	}
	public void setID(long iD) {
		ID = iD;
	}
	public String getCategory() {
		return category;
	}
	public void setCategory(String category) {
		this.category = category;
	}
	public int hashCode() {
		final int prime = 31;
		int result = 1;
		result = prime * result + (int) (ID ^ (ID >>> 32));
		result = prime * result + ((category == null) ? 0 : category.hashCode());
		result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
		return result;
	}
	public boolean equals(Object obj) {
		if (this == obj)
			return true;
		if (obj == null)
			return false;
		if (getClass() != obj.getClass())
			return false;
		Book other = (Book) obj;
		if (ID != other.ID)
			return false;
		if (category == null) {
			if (other.category != null)
				return false;
		} else if (!category.equals(other.category))
			return false;
		if (name == null) {
			if (other.name != null)
				return false;
		} else if (!name.equals(other.name))
			return false;
		return true;
	}
	public int compareTo(Books o) {
 
		return (int) (ID-o.ID);
	}
	public String toString() {
		return "《"+name+"》  \\t\\t"+ID+"\\t\\t"+category;
	}
}

三.码云及PTA

题目集：多线程

3.1. 码云代码提交记录

在码云的项目中，依次选择“统计-Commits历史-设置时间段”, 然后搜索并截图
必须出现几个要素：提交日期-用户名(姓名与学号)-不提交说明

3.2 截图"多线程"PTA提交列表

需要有两张图（1. 排名图。2.PTA提交列表图）

3.3 统计本周完成的代码量

需要将每周的代码统计情况融合到一张表中。

周次	行数	新增行数	文件数	新增文件数
1	115	115	17	17
2	421	306	24	7
3	698	277	30	6
5	1085	387	38	8
6	1497	412	48	10
7	2033	536	57	9
8	2265	232	60	3
9	2728	522	65	5
10	3360	632	73	8
11	3958	598	83	10
12	4591	633	93	10