201521123117 《Java程序设计》第11周学习总结

1. 本周学习总结

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。

2. 书面作业

本次PTA作业题集多线程

1.互斥访问与同步访问

完成题集4-4(互斥访问)与4-5(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）？

可以使用Lock对象和Condition对象来实现互斥同步访问。（注意使用Lock对象时一定要unlock）
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    public  void deposit(int money){
        Lock.lock();
        try{
            setBalance(this.balance+money);
        }finally{
            Lock.unlock();
        }
    }
    
    public  void withdraw(int money){
        Lock.lock();
        try{
            try{
                while(this.getBalance()<=0){
                    condition.await();
                    condition.signal();
                }
            }catch(Exception e){
                System.out.println(e);
            }
            setBalance(this.balance-money);
            if(balance<0) 
            throw new IllegalStateException(balance+"");
        }finally{
            Lock.unlock();
        }
    }

1.2 同步代码块与同步方法有何区别？

（1）同步方法, 即有synchronized关键字修饰的方法。由于java的每个对象都有一个内置锁，当用此关键字修饰方法时,内置锁会保护整个方法。在调用该方法前，需要获得内置锁，否则就处于阻塞状态。
（2）同步代码块，即有synchronized关键字修饰的语句块。被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁，从而实现同步。

实现同步是一种高开销的操作，所以一般使用同步代码块比使用同步方法效率更高一点。

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？

实现互斥访问的原理：每一个对象都有一个监视器锁，当线程获取到此对象的监视器锁的所有权时，此监视器锁就会被锁定，不能在被其他线程所占用，直到此线程执行完毕，监视器锁将释放，其他线程才能再次争夺监视器锁的所有权。例如：
class Counter {
    private static int id = 0;

    public synchronized static void addId() {
        id++;
    }

    public synchronized static void subtractId() {
        id--;
    }

    public static int getId() {
        return id;
    }
}
在这段代码中，线程1获得对象的监视器锁的所有权，获得id的值为0,然后执行addId(),id自增，此时id的值变为1，线程1执行完毕，id的监视器锁释放；线程2会获得id的监视器锁的所有权，获得id的值为1，然后执行subtractId()，id自减，此时id的值变为0，线程2执行完毕，id的监视器锁释放。所有线程执行完毕后输出id的值为0。

线程的状态变化：多个线程运行—>多个线程竞争对象的监视器锁—>一个线程获得监视器锁的所有权，运行，其余线程等待—>一个线程结束，其余线程可竞争对象监视器锁—>直到所有线程运行结束输出结果

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？

wait()、notify()/notifyAll()实现了线程之间的协同工作；
当多个线程同时工作时，若没有将同步访问一般都要放到synchronized方法或者代码块中，线程之间会因为争夺同一个资源导致发生冲突，线程运行会出现混乱，最后结果会出现错误。

2.交替执行

实验总结（不管有没有做出来）

答：第一，实验中的大问题就是代码写不出来，只能上网去查资料，然后老师上课的讲解，问舍友（最主要），然后一遍一遍的试一遍一遍的过。
    第二：其中会出现一些前几周也会出现的代码格式上的小问题，这些小问题比较好解决。

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)

此题只需加上synchronized关键字即可
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class Counter {
    private static int id = 0;

    public synchronized static void addId() {
        id++;
    }

    public synchronized static void subtractId() {
        id--;
    }

    public static int getId() {
        return id;
    }
}

结果截图：

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)

使用invokeAll方法。网上搜索得知invokeAll方法有两种格式：（1）invokeAll(tasks) 批量提交不限时任务； （2）invokeAll(tasks, timeout, unit) 批量提交限时任务。这里采用的是第一种格式。使用两个for循环，循环次数要相等，这样可以保证实现加、减的线程运行次数相同且同步，输出结果为0。

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public class TestUnSynchronizedThread {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // TODO Auto-generated method stub

        ArrayList<Callable<Object>> tasks=new ArrayList<>();
        ExecutorService executor =(ExecutorService)Executors.newCachedThreadPool();
        for(int i=0;i<3;i++){  
           tasks.add(Executors.callable(new Adder()));
        }  
        
        for(int i=0;i<3;i++){  
           tasks.add(Executors.callable(new Subtracter()));
        }  
        
        executor.invokeAll(tasks);
        System.out.println(Counter.getId());
        System.out.println("main end");
    }
}

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？

不正常，当仓库没货的时候，消费者是取不到货物的。主要还是没实现同步互斥。

4.2 使用synchronized, wait, notify解决该问题(关键代码截图，需出现学号)

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    public synchronized void add(String t){
        try{
            while(repo.size() >= capacity){
                wait();
                System.out.println("仓库已满!无法添加货物。");
            }
        }catch(Exception e){
            System.out.println(e);
        }
        repo.add(t);
        notifyAll();
    }
    
    public synchronized void remove(){
        try{
            while(repo.size() <= 0){
                wait();
                System.out.println("仓库无货！无法从仓库取货");
            }
        }catch(Exception e){
            System.out.println(e);
        }
        repo.remove(0);
        notifyAll();
    }

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)

对多线程而言，使用synchronized关键字实现一次一个线程享用资源，而不是多个线程同时共享资源

3. 码云上代码提交记录