王之泰201771010131《面向对象程序设计（java）》第十七周学习总结

Posted 2021-01-29 hackerzt-7

第一部分：理论知识学习部分

第14章 并发

线程同步

多线程并发运行不确定性问题解决方案：引入线 程同步机制，使得另一线程要使用该方法，就只 能等待。

? 在Java中解决多线程同步问题的方法有两种：

1.- Java SE 5.0中引入ReentrantLock类(P648页)。

2.- 在共享内存的类方法前加synchronized修饰符。

……

public synchronized static void sub(int m)

……

解决方案一：锁对象与条件对象

用ReentrantLock保护代码块的基本结构如下：

myLock.lock();

try {

　　 critical section

} finally{

myLock.unlock(); }

有关锁对象和条件对象的关键要点:

? 锁用来保护代码片段，保证任何时刻只能有一 个线程执行被保护的代码。

? 锁管理试图进入被保护代码段的线程。

? 锁可拥有一个或多个相关条件对象。

? 每个条件对象管理那些已经进入被保护的代码 段但还不能运行的线程。

解决方案二： synchronized关键字

synchronized关键字作用：

? 某个类内方法用synchronized 修饰后，该方法被称为同步方法；

? 只要某个线程正在访问同步方法，其他线程欲要访问同步方法就被阻塞，直至线程从同步方法返回前唤醒被阻塞线程，其他线程方可能进入同步方法。

? 一个线程在使用的同步方法中时，可能根据问题的需要，必须使用wait()方法使本线程等待，暂时让出CPU的使用权，并允许其它线程使用这个同步方法。

? 线程如果用完同步方法，应当执行notifyAll()方 法通知所有由于使用这个同步方法而处于等待的 线程结束等待。

第二部分：实验部分——线程同步控制

实验时间 2018-12-10

1、实验目的与要求

(1) 掌握线程同步的概念及实现技术； 

(2) 线程综合编程练习

2、实验内容和步骤

实验1：测试程序并进行代码注释。

测试程序1：

1.在Elipse环境下调试教材651页程序14-7，结合程序运行结果理解程序；

2.掌握利用锁对象和条件对象实现的多线程同步技术。

 1 package synch;
 2 
 3 import java.util.*;
 4 import java.util.concurrent.locks.*;
 5 
 6 /**
 7 一个银行有许多银行帐户，使用锁序列化访问 * @version 1.30 2004-08-01
 8  * @author Cay Horstmann
 9  */
10 public class Bank
11 {
12    private final double[] accounts;
13    private Lock bankLock;
14    private Condition sufficientFunds;
15 
16    /**
17     * 建设银行。
18     * @param n 账号
19     * @param initialBalance 每个账户的初始余额
20     */
21    public Bank(int n, double initialBalance)
22    {
23       accounts = new double[n];
24       Arrays.fill(accounts, initialBalance);
25       bankLock = new ReentrantLock();
26       sufficientFunds = bankLock.newCondition();
27    }
28 
29    /**
30     * 把钱从一个账户转到另一个账户。
31     * @param 从账户转账
32     * @param 转到要转账的账户
33     * @param 请允许我向你转达
34     */
35    public void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
36    {
37       bankLock.lock();
38       try
39       {
40          while (accounts[from] < amount)
41             sufficientFunds.await();
42          System.out.print(Thread.currentThread());
43          accounts[from] -= amount;
44          System.out.printf(" %10.2f from %d to %d", amount, from, to);
45          accounts[to] += amount;
46          System.out.printf(" Total Balance: %10.2f%n", getTotalBalance());
47          sufficientFunds.signalAll();
48       }
49       finally
50       {
51          bankLock.unlock();
52       }
53    }
54 
55    /**
56     * 获取所有帐户余额的总和。
57     * @return 总余额
58     */
59    public double getTotalBalance()
60    {
61       bankLock.lock();
62       try
63       {
64          double sum = 0;
65 
66          for (double a : accounts)
67             sum += a;
68 
69          return sum;
70       }
71       finally
72       {
73          bankLock.unlock();
74       }
75    }
76 
77    /**
78     * 获取银行中的帐户数量。
79     * @return 账号
80     */
81    public int size()
82    {
83       return accounts.length;
84    }
85 }

 

 1 package synch;
 2 
 3 /**
 4  * 这个程序显示了多个线程如何安全地访问数据结构。
 5  * @version 1.31 2015-06-21
 6  * @author Cay Horstmann
 7  */
 8 public class SynchBankTest
 9 {
10    public static final int NACCOUNTS = 100;
11    public static final double INITIAL_BALANCE = 1000;
12    public static final double MAX_AMOUNT = 1000;
13    public static final int DELAY = 10;
14    
15    public static void main(String[] args)
16    {
17       Bank bank = new Bank(NACCOUNTS, INITIAL_BALANCE);
18       for (int i = 0; i < NACCOUNTS; i++)
19       {
20          int fromAccount = i;
21          Runnable r = () -> {
22             try
23             {
24                while (true)
25                {
26                   int toAccount = (int) (bank.size() * Math.random());
27                   double amount = MAX_AMOUNT * Math.random();
28                   bank.transfer(fromAccount, toAccount, amount);
29                   Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random()));
30                }
31             }
32             catch (InterruptedException e)
33             {
34             }            
35          };
36          Thread t = new Thread(r);
37          t.start();
38       }
39    }
40 }

 

测试程序2：

1.在Elipse环境下调试教材655页程序14-8，结合程序运行结果理解程序；

2.掌握synchronized在多线程同步中的应用。

 

 1 package synch2;
 2 
 3 import java.util.*;
 4 
 5 /**
 6  * 具有多个使用同步原语的银行账户的银行。
 7  * @version 1.30 2004-08-01
 8  * @author Cay Horstmann
 9  */
10 public class Bank
11 {
12    private final double[] accounts;
13 
14    /**
15     * 建设银行。
16     * @param n 账号
17     * @param initialBalance 每个账户的初始余额
18     */
19    public Bank(int n, double initialBalance)
20    {
21       accounts = new double[n];
22       Arrays.fill(accounts, initialBalance);
23    }
24 
25    /**
26     * 把钱从一个账户转到另一个账户。
27     * @param 从账户转账
28     * @param 转到要转账的账户
29     * @param 请允许我向你转达
30     */
31    public synchronized void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
32    {
33       while (accounts[from] < amount)
34          wait();
35       System.out.print(Thread.currentThread());
36       accounts[from] -= amount;
37       System.out.printf(" %10.2f from %d to %d", amount, from, to);
38       accounts[to] += amount;
39       System.out.printf(" Total Balance: %10.2f%n", getTotalBalance());
40       notifyAll();
41    }
42 
43    /**
44     * 获取所有帐户余额的总和。
45     * @return 总余额
46     */
47    public synchronized double getTotalBalance()
48    {
49       double sum = 0;
50 
51       for (double a : accounts)
52          sum += a;
53 
54       return sum;
55    }
56 
57    /**
58     * 获取银行中的帐户数量。
59     * @return 
60     */
61    public int size()
62    {
63       return accounts.length;
64    }
65 }

 

 1 package synch2;
 2 
 3 /**
 4  * 
 5  * 这个程序展示了多个线程如何使用同步方法安全地访问数据结构。
 6  * @version 1.31 2015-06-21
 7  * @author Cay Horstmann
 8  */
 9 public class SynchBankTest2
10 {
11    public static final int NACCOUNTS = 100;
12    public static final double INITIAL_BALANCE = 1000;
13    public static final double MAX_AMOUNT = 1000;
14    public static final int DELAY = 10;
15 
16    public static void main(String[] args)
17    {
18       Bank bank = new Bank(NACCOUNTS, INITIAL_BALANCE);
19       for (int i = 0; i < NACCOUNTS; i++)
20       {
21          int fromAccount = i;
22          Runnable r = () -> {
23             try
24             {
25                while (true)
26                {
27                   int toAccount = (int) (bank.size() * Math.random());
28                   double amount = MAX_AMOUNT * Math.random();
29                   bank.transfer(fromAccount, toAccount, amount);
30                   Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random()));
31                }
32             }
33             catch (InterruptedException e)
34             {
35             }
36          };
37          Thread t = new Thread(r);
38          t.start();
39       }
40    }
41 }

测试程序3：

1.在Elipse环境下运行以下程序，结合程序运行结果分析程序存在问题；

2.尝试解决程序中存在问题。

 1 package sdfsd;
 2 
 3 class Cbank
 4 {
 5      private static int s=2000;
 6      public   static void sub(int m)
 7      {
 8            int temp=s;
 9            temp=temp-m;
10           try {
11                  Thread.sleep((int)(1000*Math.random()));
12                }
13            catch (InterruptedException e)  {              }
14               s=temp;
15               System.out.println("s="+s);
16           }
17     }
18 
19 
20 class Customer extends Thread
21 {
22   public void run()
23   {
24    for( int i=1; i<=4; i++)
25      Cbank.sub(100);
26     }
27  }
28 public class Thread3
29 {
30  public static void main(String args[])
31   {
32    Customer customer1 = new Customer();
33   
34    Customer customer2 = new Customer();
35    customer1.start();
36    customer2.start();
37   }
38 }

 

 改进

 1 package sdfsd;
 2 
 3 class Cbank
 4 {
 5      private static int s=2000;
 6      public  synchronized static void sub(int m)
 7      {
 8            int temp=s;
 9            temp=temp-m;
10           try {
11                  Thread.sleep((int)(1000*Math.random()));
12                }
13            catch (InterruptedException e)  {              }
14               s=temp;
15               System.out.println("s="+s);
16           }
17     }
18 
19 
20 class Customer extends Thread
21 {
22   public void run()
23   {
24    for( int i=1; i<=4; i++)
25      Cbank.sub(100);
26     }
27  }
28 
29 public class Thread3
30 {
31  public static void main(String args[])
32   {
33    Customer customer1 = new Customer();
34   
35    Customer customer2 = new Customer();
36    customer1.start();
37    customer2.start();
38   }
39 }

 

 

实验2 编程练习

利用多线程及同步方法，编写一个程序模拟火车票售票系统，共3个窗口，卖10张票，程序输出结果类似（程序输出不唯一，可以是其他类似结果）。

Thread-0窗口售：第1张票

Thread-0窗口售：第2张票

Thread-1窗口售：第3张票

Thread-2窗口售：第4张票

Thread-2窗口售：第5张票

Thread-1窗口售：第6张票

Thread-0窗口售：第7张票

Thread-2窗口售：第8张票

Thread-1窗口售：第9张票

Thread-0窗口售：第10张票

 

 

 1 public class Demo {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         Mythread mythread = new Mythread();
 4         Thread ticket1 = new Thread(mythread);
 5         Thread ticket2 = new Thread(mythread);
 6         Thread ticket3 = new Thread(mythread);
 7         ticket1.start();
 8         ticket2.start();
 9         ticket3.start();
10     }
11 }
12 
13 class Mythread implements Runnable {
14     int ticket = 1;
15     boolean flag = true;
16 
17     @Override
18     public void run() {
19         while (flag) {
20             try {
21                 Thread.sleep(500);
22             } catch (InterruptedException e) {
23                 // TODO Auto-generated catch block
24                 e.printStackTrace();
25             }
26 
27             synchronized (this) {
28                 if (ticket <= 10) {
29                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口售：第" + ticket + "张票");
30                     ticket++;
31                 }
32                 if (ticket > 10) {
33                     flag = false;
34                 }
35             }
36         }
37     }
38 
39 }

 

 

 第三部分：总结

　　在本周的学习中，我学习了线程同步这一知识点，我了解到这一知识点是用来解决多线程并发运行不确定性问题。并且这周是最后一周学习，助教学长为我们做了完整的演示来结束这学期的学习，总之，这学期在老师和助教学长的帮助下我们的学习能力有了很大的提升。感谢老师，也感谢助教学长！