201771010125王瑜《面向对象程序设计(java)》第十七周学习总结

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                201771010125王瑜《面向对象程序设计(java)》第十七周学习总结

一 理论知识

1.多线程:多线程是进程执行过程中产生的多条执行线索。

2.进程: 线程是比进程执行更小的单位。线程不能独立存在,必须存在于进程中,同一进程的各线程间共享进程空间的数据。每个线程有它自身的产生、存在和消亡的过程, 是一个动态的概念。

3.线程创建、销毁和切换的负荷远小于进程,又称 为轻量级进程(lightweight process)。

4.Java实现多线程
    -创建Thread类的子类
    -在程序中定义实现Runnable接口的类

5.用Thread类的子类创建线程
    首先需从Thread类派生出一个子类,在该子类中 重写run()方法。
    class hand extends Thread { public void run() {……} }
    然后用创建该子类的对象
    Lefthand left=new Lefthand();
    Righthand right=new Righthand();
    最后用start()方法启动线程
        left.start();
        right.start();

6.用Runnable()接口实现线程
    首先设计一个实现Runnable接口的类;
    然后在类中根据需要重写run方法;
    再创建该类对象,以此对象为参数建立Thread 类的对象;
    调用Thread类对象的start方法启动线程,将 CPU执行权转交到run方法。

7.线程的终止:调用interrupt()方法。

8.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。

9.在Java中解决多线程同步问题的方法有两种: - Java SE 5.0中引入ReentrantLock类。 - 在共享内存的类方法前加synchronized修饰符。

二、实验部分

实验1:测试程序并进行代码注释。

测试程序1:

l 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;

l 掌握利用锁对象和条件对象实现的多线程同步技术。

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import java.util.*;
import java.util.concurrent.locks.*;

/**
 * A bank with a number of bank accounts that uses locks for serializing access.
 * @version 1.30 2004-08-01
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Bank//Bank类
{
   private final double[] accounts;//银行运转的基础数据
   private Lock bankLock;
   private Condition sufficientFunds;

   /**
    * Constructs the bank.
    * @param n the number of accounts
    * @param initialBalance the initial balance for each account
    */
   public Bank(int n, double initialBalance)
   {
      accounts = new double[n];
      Arrays.fill(accounts, initialBalance);//调用initialBalance生成锁对象属性
      bankLock = new ReentrantLock();
      sufficientFunds = bankLock.newCondition();
   }

   /**
    * Transfers money from one account to another.
    * @param from the account to transfer from
    * @param to the account to transfer to
    * @param amount the amount to transfer
    */
   public void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
   {
      bankLock.lock();   //临界区加锁
      try
      {
         while (accounts[from] < amount)
            sufficientFunds.await();//用锁对象生成条件对象sufficientFunds
         System.out.print(Thread.currentThread());
         accounts[from] -= amount;
         System.out.printf(" %10.2f from %d to %d", amount, from, to);
         accounts[to] += amount;
         System.out.printf(" Total Balance: %10.2f%n", getTotalBalance());
         sufficientFunds.signalAll();
      }
      finally
      {
         bankLock.unlock();
      }
   }

   /**
    * Gets the sum of all account balances.
    * @return the total balance
    */
   public double getTotalBalance()
   {
      bankLock.lock();
      try
      {
         double sum = 0;

         for (double a : accounts)
            sum += a;

         return sum;
      }
      finally
      {
         bankLock.unlock();
      }
   }

   /**
    * Gets the number of accounts in the bank.
    * @return the number of accounts
    */
   public int size()
   {
      return accounts.length;
   }
}
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/**
 * This program shows how multiple threads can safely access a data structure.
 * @version 1.31 2015-06-21
 * @author Cay Horstmann
 */
public class SynchBankTest
{
   public static final int NACCOUNTS = 100;
   public static final double INITIAL_BALANCE = 1000;
   public static final double MAX_AMOUNT = 1000;
   public static final int DELAY = 10;
   
   public static void main(String[] args)
   {
      Bank bank = new Bank(NACCOUNTS, INITIAL_BALANCE);
      for (int i = 0; i < NACCOUNTS; i++)
      {
         int fromAccount = i;
         Runnable r = () -> {
            try
            {
               while (true)
               {
                  int toAccount = (int) (bank.size() * Math.random());
                  double amount = MAX_AMOUNT * Math.random();
                  bank.transfer(fromAccount, toAccount, amount);
                  Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random()));
               }
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
            }            
         };
         Thread t = new Thread(r);
         t.start();
      }
   }
}
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测试程序2:

l 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;

l 掌握synchronized在多线程同步中的应用。

 

 

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/**
 * This program shows how multiple threads can safely access a data structure,
 * using synchronized methods.
 * @version 1.31 2015-06-21
 * @author Cay Horstmann
 */
public class SynchBankTest2
{
   public static final int NACCOUNTS = 100;
   public static final double INITIAL_BALANCE = 1000;
   public static final double MAX_AMOUNT = 1000;
   public static final int DELAY = 10;

   public static void main(String[] args)
   {
      Bank bank = new Bank(NACCOUNTS, INITIAL_BALANCE);//创建一个银行对象
      for (int i = 0; i < NACCOUNTS; i++)
      {
         int fromAccount = i;
         Runnable r = () -> {
            try
            {
               while (true)
               {
                  int toAccount = (int) (bank.size() * Math.random());//拿出一个随机账户
                  double amount = MAX_AMOUNT * Math.random();//设定随机一笔钱
                  bank.transfer(fromAccount, toAccount, amount);//转账操作
                  Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random()));//随机休眠时间
               }
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
            }
         };
         Thread t = new Thread(r);//创建一个线程
         t.start();//线程处于可运行状态
      }
   }
}
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import java.util.*;

/**
 * A bank with a number of bank accounts that uses synchronization primitives.
 * @version 1.30 2004-08-01
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Bank
{
   private final double[] accounts;

   /**
    * Constructs the bank.
    * @param n the number of accounts
    * @param initialBalance the initial balance for each account
    */
   public Bank(int n, double initialBalance)
   {
      accounts = new double[n];
      Arrays.fill(accounts, initialBalance);
   }

   /**
    * Transfers money from one account to another.
    * @param from the account to transfer from
    * @param to the account to transfer to
    * @param amount the amount to transfer
    */
   public synchronized void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
   {
      while (accounts[from] < amount)
         wait();//使线程处于等待集中
      System.out.print(Thread.currentThread());
      accounts[from] -= amount;
      System.out.printf(" %10.2f from %d to %d", amount, from, to);
      accounts[to] += amount;
      System.out.printf(" Total Balance: %10.2f%n", getTotalBalance());
      notifyAll();//唤醒所有等待的线程
   }

   /**
    * Gets the sum of all account balances.
    * @return the total balance
    */
   public synchronized double getTotalBalance()
   {
      double sum = 0;

      for (double a : accounts)
         sum += a;

      return sum;
   }

   /**
    * Gets the number of accounts in the bank.
    * @return the number of accounts
    */
   public int size()
   {
      return accounts.length;
   }
}
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测试程序3:

l 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;

l 尝试解决程序中存在问题。

l 尝试解决程序中存在问题。

class Cbank

{

     private static int s=2000;

     public   static void sub(int m)

     {

           int temp=s;

           temp=temp-m;

          try {

      Thread.sleep((int)(1000*Math.random()));

    }

           catch (InterruptedException e)  {              }

           s=temp;

           System.out.println("s="+s);

   }

}

 

 

class Customer extends Thread

{

  public void run()

  {

   for( int i=1; i<=4; i++)

     Cbank.sub(100);

    }

 }

public class Thread3

{

 public static void main(String args[])

  {

   Customer customer1 = new Customer();

   Customer customer2 = new Customer();

   customer1.start();

   customer2.start();

  }

}

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class Cbank
{
     private static int s=2000;//当类加载时s赋值为2000
     public   static void sub(int m)
     {
           int temp=s;
           temp=temp-m;
          try {
      Thread.sleep((int)(1000*Math.random()));
    }
           catch (InterruptedException e)  {              }//捕获中断异常
           s=temp;
           System.out.println("s="+s);
   }
}
 
 
class Customer extends Thread//继承
{
  public void run()//中值返回
  {
   for( int i=1; i<=4; i++)
     Cbank.sub(100);
    }
 }
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public class Thread3
{
 public static void main(String args[])
  {
   Customer customer1 = new Customer();//把变量customer1的值设置为分配给新的Customer对象的内部地址
   Customer customer2 = new Customer();
   customer1.start();
   customer2.start();
  }
}
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修改后的代码:

 

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class Cbank

{

     private static int s=2000;

     public synchronized  static void sub(int m)

     {

           int temp=s;

           temp=temp-m;

          try {

      Thread.sleep((int)(1000*Math.random()));

    }

           catch (InterruptedException e)  {              }

           s=temp;

           System.out.println("s="+s);

   }

}

class Customer extends Thread

{

  public void run()

  {

   for( int i=1; i<=4; i++)

     Cbank.sub(100);

    }

 }

public class Thread3

{

 public static void main(String args[])

  {

   Customer customer1 = new Customer();

   Customer customer2 = new Customer();

   customer1.start();

   customer2.start();

  }

}
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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

 

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三 实验总结

  本周实验学习了线程的同步,对线程有了更能进一步的学习,最后的编程的练习题通过学长的讲解以及演示,代码语句的解释,深入了解线程同步问题;本周也是最后一周的实验。

 
 














以上是关于201771010125王瑜《面向对象程序设计(java)》第十七周学习总结的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

201771010125王瑜《面向对象程序设计(java)》第十七周学习总结

201771010125王瑜《面向对象程序设计(Java)》第七周学习总结

201771010125王瑜《面向对象程序设计(Java)》第四周学习总结

201771010125王瑜《面向对象程序设计(Java)》第十一周学习总结

201771010125王瑜《面向对象程序设计(Java)》第九周学习总结

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