1. 本章学习总结
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。
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synchronized方法/代码块
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wait()、notify()用法,生产者消费者例子
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lock、condition取代wait()、notify()
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执行器
2. 书面作业
1.互斥访问与同步访问
1.1 除了使用synchronized修饰方法实现互斥同步访问,还有什么办法实现互斥同步访问(请出现相关代码)?
java.util.concurrent包中提供Lock、ReadWriteLock、Condition接口以及相关操作类,可以提供类似synchronized、wait()、notify()、notifyAll()的作用。
- Condition接口搭配Lock
class Account{
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();
private int balance;
public Account(int balance) {
this.balance = balance;
}
public int getBalance() {
return balance;
}
public synchronized void deposit(int money){
lock.lock();
try{
this.balance = this.balance + money;
if(this.balance > 0)
condition.signal();//取代notify()
}finally{
lock.unlock();
}
}
public synchronized void withdraw(int money) {
lock.lock();
try{
while(this.balance - money < 0){
condition.await();//取代wait()
}
this.balance = this.balance - money;
}catch(Exception e){
System.out.println(e);
}finally{
lock.unlock();
}
if(balance<0)
throw new IllegalStateException(balance+"");
}
}
1.2 同步代码块与同步方法有何区别?
- 同步方法直接在方法上加synchronized实现加锁,同步代码块则在方法内部加锁。
1.3 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?
以synchronized代码块为例,代码编译后,monitorenter指令插入到synchronized代码块开始的位置,moniterexit指令插入到方法结束或异常结束的地方.JVM保证monitorenter指令 与 moniterexit指令 一一对应,任何对象都有一个monitor与之关联,当且一个monitor对象被持有时,处于锁状态。当一个对象锁被持有,执行monitorenter指令,另一个线程试图获取这个monitor的所有权,直到前一个线程执行完monitorexit后,才允许获取!
- 被标示为synchronized的区块将会被监控,任何线程要执行synchronized区块都必须先取得指定的对象锁定,如果A线程已取得对象锁定,B线程会因无法取得对象锁定而进入等待锁定状态,直到A线程释放锁定B线程才有机会取得锁定而执行代码。
1.4 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?为什么同步访问一般都要放到synchronized方法或者代码块中?
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wait()、notify()与notifyAll()是Object定义的方法,可以通过这3个方法控制线程释放对象的锁定,或者通知线程参与锁定竞争。
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有时两个或两个以上的线程需要同时对同一数据存取(如上例Counter的属性id),而线程之间如果不加以控制,会产生一种情况-竞争。互斥访问是一种保证共享资源完整性的手段。
2.交替执行
实验总结(不管有没有做出来)
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删除任务用for循环将数组元素逐个前移,每次返回第一个元素。考虑队列?
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Reop类中设置flag标识,worker类根据flag的值实现交替输出。
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)
3.2 进一步使用执行器改进相应代码(关键代码截图,需出现学号)
- 由于join被注释掉,起先执行结果是这样的
- 应在最后加入
exec.awaitTermination(1, TimeUnit.HOURS);
4.线程间的合作:生产者消费者问题
4.1 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?
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运行结果有时是仓库还剩10个货物,有时是仓库还剩0个货物。
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显然结果不正常。
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生产者与消费者的存取速度不同。
4.2 使用synchronized, wait, notify
解决该问题(关键代码截图,需出现学号)
4.3 选做:使用Lock与Condition对象解决该问题。
- 用lock和condition改写,要将synchronized去掉,否则会没有输出。
5.查询资料回答:什么是线程安全?(用自己的话与代码总结,写自己看的懂的作业)
线程安全就是说多线程访问同一代码,不会产生不确定的结果。编写线程安全的代码是低依靠线程同步。
- 线程安全一般都涉及到synchronized,即一段代码同时只能有一个线程来操作,不然中间过程可能会产生不可预知的结果。
ArrayList list = new ArrayList();
Thread t1 = new Thread(()->{
while(true){
synchronized(list){
list.add(1);
}
}
});
Thread t2 = new Thread(()->{
while(true){
synchronized(list){
list.add(2);
}
}
});
- 例如,如果ArrayList的add()方法本身没有标识synchronized,每次要执行synchronized区块时,必须取得list参考的对象锁定,因而也能保证add()执行完成,避免t1、t2同时调用add()方法。