初识多线程——第二单元学习小结

一、前言

---

　面向对象新的三周是属于电梯的，电梯是我们日常生活中随处可见的，所以这个作业内容特别好理解，而且看起来不会太难，但是真的写起来却会发现各种各样的BUG。

这单元作业，总的来说是学习多线程，特别是线程间的同步与互斥。我的三次作业就是建立在“生产者-消费者”模型之上的：

一个输入线程——生产者，一个或多个电梯线程——消费者。每次作业就只是增加一些需求，总的架构是没有改变的。

二、困惑了很久的线程BUG

---

　　这个问题是我在写第一次电梯作业时候发现的，这份代码把代码1放前面有正常输出，而代码2放前面则没有输出，即使ArrayList线程不安全也应该不会出现这种情况。

import java.util.ArrayList;

public class Main {
    static ArrayList<Integer> ArrayInteger = new ArrayList<>();

    public static void main(String[] args) {
        Elevator elevator = new Elevator();
        Thread thread = new Thread(elevator);
        thread.start();
        while (true) {
            try {
                ArrayInteger.add(null); //代码1
                Thread.sleep(1000);   //代码2
            } catch (Exception e) {
            }
        }
    }
}

class Elevator implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (true) {
            if (i < Main.ArrayInteger.size()) {
                System.out.println("BREAK");
                break;
            }
        }
    }
}

后来在讨论区提出问题以后才知道原因：

　　JIT或HotSpot编译器在server模式和client模式编译不同，server模式为了使线程运行更快，如果其中一个线程更改了变量的值，那么另外一个线程会看不到，因为另外一个线程为了使得运行更快所以从寄存器或者本地cache中取值，而不是从内存中取值，那么使用volatile后，就告诉不论是什么线程，被volatile修饰的变量都要从内存中取值。（内存栅栏）

三、代码分析

---

1.第一次作业

　　第一次作业代码特别简单，我建立了两个线程，Input和Elevator，采用轮询的方式获取输入的请求，没用notify和wait，然后Elevator线程直接按照每一条请求进行处理，没有考虑捎带的情况。

　　但是值得一提的是，储存请求的类要用线程安全的类，Collections.synchronizedList，就是一个不错的选择。

圈复杂度：

 UML类图：

　　 可以看出这次结构还是很简单的，但是两个线程的圈复杂度较高，是因为我在里边写了while(true)还有if-else导致的。

2.第二次作业

　　第二次作业的难度要比第一次作业高了一点，但这时我们已经学习了一些线程安全的知识，把第一次作业的架构改改即可完成。

圈复杂度：

UML类图：

 　　这次作业我把电梯线程改成了具有捎带功能的电梯，它采用选择第一位进入电梯的人作为主请求，每到一层楼都会检索当前楼层有没有可以进的人，有则捎带。这个对线程安全的要求就高了一些，但是在关键的地方加几个synchronized即可解决。

3.第三次作业

　　这次作业狠狠地打击了我的自信心，因为我强测获得了0分，把B电梯的科可停靠楼层写错了。这次作业的架构和第二次的类似， 把第二次的电梯线程开了三个，然后写了一个调度器线程。

圈复杂度：

UML类图：

 　　这次作业的难点在于电梯如何换乘，因为三部电梯的可到达区间都不相同，因此要判断电梯的换乘问题（正常的电梯不应该是乘客自己考虑吗）。然后我就设计了一个调度器的线程，计算顾客的请求是否需要换乘，然后再将请求输入到电梯线程。这里需要注意，必须等到达之后才能将换乘请求输入到换乘的电梯。

四、心得体会

---

　　这几次作业让我初识了并发式编程这一项编程的基本功，他和我们以前学的编程都不相同。虽然单线程和多线程都可以运行在同一个CPU核上，但是多线程却特别容易出线程不安全的BUG，而单线程却一般只会错在算法上。总的来说这三次作业有一定的收获，但我自身有很大的不足之处，我本可以多花一些时间优化算法，写评测机。但我总是懒得写，或者害怕出BUG。还有写完程序后要编写完备的测试样例，无论是测试自己的程序还是hack他人的程序都是极好的。