201871010107-公海瑜《面向对象程序设计(java)》第十七周学习总结

      201871010107-公海瑜《面向对象程序设计(java)》第十七周学习总结

           项目                        内容
  这个作业属于哪个课程      https://www.cnblogs.com/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:总结线程同步技术

1.Java通过多线程的并发运行提高系统资源利用率,改善系统性能。

2.假设有两个或两个以上的线程共享某个对象,每个线程都调用了改变该对象类状态的方法,就会引起的不确定性。

3.多线程并发执行中的问题

◆多个线程相对执行的顺序是不确定的。

◆线程执行顺序的不确定性会产生执行结果的不确定性。

◆在多线程对共享数据操作时常常会产生这种不确定性。

4.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。

   当多个线程访问同一个数据时,容易出现线程安全问题,需要某种方式来确保资源在某一时刻只被一个线程使用。需要让线程同步,保证数据安全。

   线程同步的实现方案:同步代码块和同步方法,均需要使用synchronized关键字

   线程同步的好处:解决了线程安全问题

   线程同步的缺点:性能下降,可能会带来死锁

5.(1)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();

           }

   (2)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。

 6.Java中每个对象都有一个内置锁。

       当程序运行到非静态的synchronized同步方法上时,自动获得与正在执行代码类的当前实例(this实例)有关的锁。获得一个对象的锁也称为获取锁、锁定对象、在对象上锁定或在对象上同步。

      当程序运行到synchronized同步方法或代码块时才该对象锁才起作用。

      一个对象只有一个锁。所以,如果一个线程获得该锁,就没有其他线程可以获得锁,直到第一个线程释放(或返回)锁。这也意味着任何其他线程都不能进入该对象上的synchronized方法或代码块,直到该锁被释放。

     释放锁是指持锁线程退出了synchronized同步方法或代码块。

关于锁和同步,有一下几个要点:

1)只能同步方法,而不能同步变量和类;

2)每个对象只有一个锁;当提到同步时,应该清楚在什么上同步?也就是说,在哪个对象上同步?

3)不必同步类中所有的方法,类可以同时拥有同步和非同步方法。

4)如果两个线程要执行一个类中的synchronized方法,并且两个线程使用相同的实例来调用方法,那么一次只能有一个线程能够执行方法,另一个需要等待,直到锁被释放。也就是说:如果一个线程在对象上获得一个锁,就没有任何其他线程可以进入(该对象的)类中的任何一个同步方法。

5)如果线程拥有同步和非同步方法,则非同步方法可以被多个线程自由访问而不受锁的限制。

6)线程睡眠时,它所持的任何锁都不会释放。

7)线程可以获得多个锁。比如,在一个对象的同步方法里面调用另外一个对象的同步方法,则获取了两个对象的同步锁。

8)同步损害并发性,应该尽可能缩小同步范围。同步不但可以同步整个方法,还可以同步方法中一部分代码块。

9)在使用同步代码块时候,应该指定在哪个对象上同步,也就是说要获取哪个对象的锁。例如:

    public int fix(int y) {

        synchronized (this) {

            x = x - y;

        }

        return x;

    }

当然,同步方法也可以改写为非同步方法,但功能完全一样的,例如:

    public synchronized int getX() {

        return x++;

    }

    public int getX() {

        synchronized (this) {

            return x;

        }

    }

效果是完全一样的。

第二部分: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。

程序代码:

package synch;

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
{
   private final double[] accounts;  //银行运转的基本数据
   private Lock bankLock;  //锁对象
   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);
      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();
      try
      {  //锁对象的引用条件对象
         while (accounts[from] < amount)
            sufficientFunds.await();
         System.out.print(Thread.currentThread());  //打印出线程号
         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();  //加锁
      try
      {
         double sum = 0;

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

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

   /**
    * Gets the number of accounts in the bank.
    * @return the number of accounts
    */
   public int size()
   {
      return accounts.length;
   }
}
package synch;

/**
 * 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();
      }
   }
}

运行结果:

 

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;

掌握synchronized在多线程同步中的应用。

程序代码:

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;

   /**
    * 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);
   }

   /**
    * 把钱从一个账户转到另一个账户。
    * @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(); //导致线程进入等待状态直到它被通知。该方法只能在一个同步方法中调用。
      System.out.print(Thread.currentThread());  //打印出线程号
      accounts[from] -= amount;
      System.out.printf(" %10.2f from %d to %d", amount, from, to);  //第一个打印结果保留两位小数(最大范围是十位),
      accounts[to] += amount;
      System.out.printf(" Total Balance: %10.2f%n", getTotalBalance());
      notifyAll();  //解除那些在该对象上调用wait方法的线程阻塞状态。该方法只能在同步方法或同步块内部调用。
   }

   /**
    * 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;
   }
}
package synch2;

/**
 * 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);
      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:

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。

程序代码:

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();
  }
}

运行截图:

更正思路:增加语句 synchronized

代码:

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();
  }
}

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

 程序代码:

public class shoupiao {
    public static void main(String[] args) {
       thread1 mythread = new thread1();
        Thread ticket1 = new Thread(mythread);
        ticket1.start();
        Thread ticket2 = new Thread(mythread);
        ticket2.start();
        Thread ticket3 = new Thread(mythread);
        ticket3.start();
    }
}

class thread1 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;
                }
            }
        }
    }

}

 

运行截图:

结对编程照片:

 

实验总结:

        这次实验内容比较少,比较容易理解,通过这次的几个实验对线程同步有了进一步认识,对线程又有了更深的理解,课后要多花功夫理解才行。

posted @ 2019-12-31 13:31  公海瑜-201871010107  阅读(184)  评论(1编辑  收藏  举报