201871010117-石欣钰《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：理论知识

1.多线程的概念：

（1）多线程是进程执行过程中产生的多条执行线索。

（2）多线程意味着一个程序的多行语句可以看上去几乎在同一时间内同时运行。

（3）线程不能独立存在，必须存在于进程中，同一进程的各线程间共享进程空间的数据。

Java实现多线程有两种途径：
创建Thread类的子类
在程序中定义实现Runnable接口的类

用Thread类的子类创建线程：

（1）首先需从Thread类派生出一个子类，在该子类中重写run()方法。

例： class hand extends Thread {

public void run() {……}

}

（2）然后用创建该子类的对象

Lefthand left=new Lefthand();

Righthand right=new Righthand();

（3）最后用start()方法启动线程

left.start();

right.start();

用Thread类的子类创建多线程的关键性操作：

（1）定义Thread类的子类并实现用户线程操作，即 run()方法的实现。

（2）在适当的时候启动线程。

由于Java只支持单重继承，用这种方法定义的类不可再继承其他父类。

用Runnable()接口实现线程

（1）首先设计一个实现Runnable接口的类；

（2）然后在类中根据需要重写run方法；

（3）再创建该类对象，以此对象为参数建立Thread 类的对象；

（4）调用Thread类对象的start方法启动线程，将 CPU执行权转交到run方法。

被阻塞线程和等待线程

blocked (被阻塞)：

阻塞时线程不能进入队列排队，必须等到引起阻塞的原因消除，才可重新进入排队队列。

sleep(),wait()是两个常用引起线程阻塞的方法。

线程阻塞的三种情况：

（1）等待阻塞：通过调用线程的wait()方法，让线程等待某工作的完成。

（2）同步阻塞：线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态。

（3）其他阻塞：通过调用线程的sleep()或join() 或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态。当 sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

被终止的线程

Terminated (被终止) 线程被终止的原因有二：

（1）一是run()方法中最后一个语句执行完毕而自然死亡。

（2）二是因为一个没有捕获的异常终止了run方法而意外死亡。

可以调用线程的stop 方法杀死一个线程（thread.stop();)，但是，stop方法已过时，不要在自己的代码中调用它。

其他判断和影响线程状态的方法：

（1）join()：等待指定线程的终止。

（2）join(long millis)：经过指定时间等待终止指定的线程。

（3）isAlive()：测试当前线程是否在活动。

（4）yield()：让当前线程由“运行状态”进入到“就绪状态”，从而让其它具有相同优先级的等待线程获取执行权。

多线程调度

（1）Java提供一个线程调度器来监控程序启动后进入可运行状态的所有线程。线程调度器按照线程的优先级决定应调度哪些线程来执行。

（2）处于可运行状态的线程首先进入就绪队列排队等候处理器资源，同一时刻在就绪队列中的线程可能有多个。Java的多线程系统会给每个线程自动分配一个线程的优先级。

Java 的线程调度采用优先级策略:

（1）优先级高的先执行，优先级低的后执行；

（2）多线程系统会自动为每个线程分配一个优先级，缺省时，继承其父类的优先级；

（3）任务紧急的线程，其优先级较高；

（4）同优先级的线程按“先进先出”的队列原则；

守护线程

守护线程的惟一用途是为其他线程提供服务。例如计时线程。

在一个线程启动之前，调用setDaemon方法可将线程转换为守护线程（daemon thread）。例如： setDaemon(true);

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.*;

/**
 * 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;
   private Lock bankLock;
   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//当线程在活动之前或活动期间处于正在等待、休眠或占用状态且该线程被中断时，抛出该异常。
   {
      bankLock.lock();//加锁
      try
      {
         while (accounts[from] < amount)//条件对象判断当前对象是否进入
            sufficientFunds.await();//造成当前线程在接到信号或被中断之前一直处于等待状态。
         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();//释放锁
      }
   }

   /**
    * Gets the sum of all account balances.
    * @return the total balance
    */
   public double getTotalBalance()
   {
      bankLock.lock();
      try
      {
         double sum = 0;

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

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

   /**
    * 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();
      }
   }
}

运行结果如下：

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；

l 掌握synchronized在多线程同步中的应用。

package synch2;

import java.util.*;

/**
 * A bank with a number of bank accounts that uses synchronization primitives.
 * @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);
   }

   /**
    * 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 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();
   }

   /**
    * 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();
      }
   }
}

运行结果如下：

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。

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();
  }
}

运行结果如下：

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

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
    mythread mythread=new mythread();
    Thread t1=new Thread(mythread);
    Thread t2=new Thread(mythread);
    Thread t3=new Thread(mythread);
    t1.start();
    t2.start();
    t3.start();
}
}
class mythread implements Runnable{
    int t=1;
    boolean flag=true;
    @Override
    public void run() {
        while(flag) {
            try {
                Thread.sleep(50);
            }catch(InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (this) {
            if(t<=10) {
        // TODO Auto-generated method stub
                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口售：第" + t + "张票");
                 t++;
            }
            if(t>10) {
                flag=false;
            }
            }
        }
    
    }
    
}

运行结果如下：

结对编程时照片：

实验总结：

本周学习了同步线程的相关问题，这也是我们最后一次实验，在这周的学习中我们学习了并发多线程，学习了锁对象、synchronized关键字等。

posted @ 2019-12-23 21:01 石欣钰阅读(205) 评论(1) 收藏举报

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