• 201871010134-周英杰《面向对象程序设计(java)》第十七周学习总结


    项目

    内容

    《面向对象程序设计(java)》

    https://home.cnblogs.com/u/nwnu-daizh/

    这个作业的要求在哪里

    https://www.cnblogs.com/nwnu-daizh/p/12073034.html

    作业学习目标

    (1) 理解和掌握线程的优先级属性及调度方法;

    (2) 掌握线程同步的概念及实现技术;

    (3) Java线程综合编程练习

     

    第一部分:

    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。

    2.在共享内存的类方法前加synchronized修饰符。

    public synchronized static void sub(int m)

    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。

    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。

    对象锁:

    synchronized方法(对当前对象进行加锁)

    synchronized代码块(对某一个对象进行加锁)

    如果要使用同步代码块必须设置一个要锁定的对象,所以一般可以锁定当前对象:this.

    synchronized锁多对象

    当synchronized锁多个对象时不能实现同步操作,由此可以得出关键字synchronized取得的锁都是对象锁,而不是将一段代码或者方法(函数)当作锁。

    全局锁

    实现全局锁有两种方式:将synchronized关键字用在static方法上synchronized加到static静态方法上是对Class类上锁,而synchronized加到非static方法上是给对对象上锁。Class锁可以对类的所有对象实例起作用。 用synchronized对类的Class对象进行上锁synchronized(class)代码块的作用与synchronized static方法的作用一样。

    多线程访问synchronized的八种方法:

    1两个线程同时访问一个对象的 synchronized 方法,同步执行;

    2.两个线程访问的是两个对象的 synchronized 方法,并行执行;

    3.两个线程同时访问一个 synchronized 静态方法,同步执行;

    4.两个线程同时访问 synchronized 方法与非 synchronized 方法,并发执行;

    5.两个线程同时访问同一个对象的不同 synchronized 方法,同步执行;

    6.两个线程同时访问静态 synchronized 方法和非静态 synchronized 方法,并行执行;

    7.方法抛异常后,会释放锁;

    8.在 synchronized 方法中调用了普通方法,就不是线程安全的了,synchronized 的作用范围只在 “{}” 内;

    第二部分:

    实验一:

    测试程序1:

    测试代码:

    package synch;
    
    import java.util.*;
    import java.util.concurrent.locks.*;
    
    /**
    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
     * @author Cay Horstmann
     */
    public class Bank
    {
       private final double[] accounts;
       private Lock bankLock;
       private Condition sufficientFunds;
    
       /**
        * 建设银行。
        * @param n 账号
        * @param initialBalance 每个账户的初始余额
        */
       public Bank(int n, double initialBalance)
       {
          accounts = new double[n];
          Arrays.fill(accounts, initialBalance);
          bankLock = new ReentrantLock();
          sufficientFunds = bankLock.newCondition();
       }
    
       /**
        * 把钱从一个账户转到另一个账户。
        * @param 从账户转账
        * @param 转到要转账的账户
        * @param 请允许我向你转达
        */
       public void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
       {
          bankLock.lock();
          try
          {
             while (accounts[from] < amount)
                sufficientFunds.await();
             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();
          }
       }
    
       /**
        * 获取所有帐户余额的总和。
        * @return 总余额
        */
       public double getTotalBalance()
       {
          bankLock.lock();
          try
          {
             double sum = 0;
    
             for (double a : accounts)
                sum += a;
    
             return sum;
          }
          finally
          {
             bankLock.unlock();
          }
       }
    
       /**
        * 获取银行中的帐户数量。
        * @return 账号
        */
       public int size()
       {
          return accounts.length;
       }
    }
    package synch;
    
    /**
     * 这个程序显示了多个线程如何安全地访问数据结构。
     * @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();
          }
       }
    }

    运行结果:

     测试程序2:

    运行代码:

    package synch2;
    
    import java.util.*;
    
    /**
     * 具有多个使用同步原语的银行账户的银行。
     * @version 1.30 2004-08-01
     * @author Cay Horstmann
     */
    public class Bank
    {
       private final double[] accounts;
    
       /**
        * 建设银行。
        * @param n 账号
        * @param initialBalance 每个账户的初始余额
        */
       public Bank(int n, double initialBalance)
       {
          accounts = new double[n];
          Arrays.fill(accounts, initialBalance);
       }
    
       /**
        * 把钱从一个账户转到另一个账户。
        * @param 从账户转账
        * @param 转到要转账的账户
        * @param 请允许我向你转达
        */
       public synchronized void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
       {
          while (accounts[from] < amount)
             wait();
          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();
       }
    
       /**
        * 获取所有帐户余额的总和。
        * @return 总余额
        */
       public synchronized double getTotalBalance()
       {
          double sum = 0;
    
          for (double a : accounts)
             sum += a;
    
          return sum;
       }
    
       /**
        * 获取银行中的帐户数量。
        * @return 
        */
       public int size()
       {
          return accounts.length;
       }
    }
    package synch2;
    
    /**
     * 
     * 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。
     * @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);
          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();
          }
       }
    }

    运行结果;

     测试程序3:

    运行代码:

    package test2;
    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();
      }
    }

    运行结果:

    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

    程序设计思路简述:

        程序的主要设计思路没有太繁琐,只是新建三个售票口,在thread类中创建线程并开启线程,然后在run方法中定义线程任务,进行异常处理后设计在10张票数内时将售票情况进行打印,票数超过10张时程序结束。

    执行代码:

    public class Demo {
        public static void main(String[] args) {
            Mythread mythread = new Mythread();
            Thread ticket1 = new Thread(mythread);
            Thread ticket2 = new Thread(mythread);
            Thread ticket3 = new Thread(mythread);
            ticket1.start();
            ticket2.start();
            ticket3.start();
        }
    }
    
    class Mythread implements Runnable {
        int ticket = 1;
        boolean flag = true;
    
        @Override
        public void run() {
            while (flag) {
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
    
                synchronized (this) {
                    if (ticket <= 10) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口售:第" + ticket + "张票");
                        ticket++;
                    }
                    if (ticket > 10) {
                        flag = false;
                    }
                }
    
            }
        }
    
    }

    运行结果:

     结对编程时照片:

     实验总结:

    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。线程同步主要是为了解决多线程并发运行不确定性问题,使得多个线程中在一个线程使用某种方法时候,另一线程要使用该方法,就只能等待。学习了解决多线程同步问题的两种方案,其中注意点有: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。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.在这一章中我感觉java很贴近生活,使我有了很大的学习兴趣,一次有了更大的学新动力。

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