作业11-多线程

1. 本周学习总结

2. 书面作业

1. 源代码阅读：多线程程序BounceThread

1.1 BallRunnable类有什么用？为什么代码中需要调用Thread.sleep进行休眠？

BallRunnable实现了Runnable接口，支持多线程，在run方法中调用函数实现小球的移动、画面的重画以及线程的暂停
调用Thread.sleep进行休眠是为了进行线程调度，让出CPU给其他线程

1.2 Ball.java只做了两件事，这两件事分别是什么？BallComponent对象是干什么的？其内部的ArrayList有什么用？程序运行过程中，生成了几个BallComponent对象？该程序使用了多线程技术，每个小球是分别在不同的线程中进行绘制吗？

这两件事是实现小球的移动和获取小球的坐标
BallComponent实现了添加一个小球和画出一个小球的功能，其内部的ArrayList用于存放添加的小球，程序运行过程中，只生成一个BallComponent对象
每个小球是分别在不同的线程中进行绘制，因为每按下“Start”按钮，就会产生一个新的小球，同时启动一个新的线程

1.3 选做：程序改写：程序运行时，每个小球都是从固定位置出发。如何改写该程序，使得当点击start时，每个小球可以从不同位置出发、以不同的步进移动？

1.4 选做：不同小球的移动轨迹一模一样。改造程序，使得每个小球运行轨迹不完全一样，比如有的可以走余弦轨迹、有的可以走方波轨迹、有的走布朗运动、有的走五角星，等等。

2. 实验总结：题集(多线程)

2.1 题目：Thread、PrintTask、Runnable与匿名内部类。

并回答：a)通过定义Runnable接口的实现类来实现多线程程序比通过继承自Thread类实现多线程程序有何好处？b) 6-1，6-3，6-11实验总结。
a.好处：

一个类只能继承一个父类，但是可以实现多个接口，通过实现Runnable接口来实现多线程比继承自Thread来实现多线程可以避免继承的局限性
使用Runnable可以将线程和任务这两个不同的概念分开，使用Runnable可以实现两个线程同时完成一个任务，而使用继承自Thread类实现多线程只能是一个线程完成一个任务

b.实验总结：

Thread实验总结：
跟着题目一步一步来，没有什么难度
Runnable与匿名类实验总结：
输出主线程名用mainThreadName
输出线程t1的线程名用Thread.currentThread().getName()
输出线程t1所实现的所有接口用System.out.println(Arrays.toString(getClass().getInterfaces()));
PrintTask实验总结：
这一题跟6-1差不多，只是一个用继承自Thread的方法实现多线程，一个用实现Runnable接口的方法实现多线程，也是跟着题目一步一步来，没有什么难度

2.2 使用Lambda表达式改写6-3

运行结果：

2.3 题目：6-2（Runnable与停止线程）。回答：需要怎样才能正确地停止一个运行中的线程？

因为调用线程的stop()方法来终止线程可能会引发某些问题，所以采用标志让运行中的线程停止，比如这一题，当flag为false时，继续运行中的线程，当flag为true时，停止线程

2.4 选做：6-8（CountDownLatch）实验总结

固定线程数线程池用 ExecutorService exec=Executors.newFixedThreadPool(poolSize);来指定线程数
CountDownLatch是一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待

2.5 选做：6-9（集合同步问题）实验总结

用synchronizedList修饰List实现集合的同步问题

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)

关键代码截图：

运行结果及说明：

4. 互斥访问与同步访问

4.1 除了使用synchronized修饰方法实现互斥同步访问，还有什么办法可以使用synchronized实现互斥同步访问，使用代码说明（请出现相关代码及学号）？

以6-5为例：

使用Lock与Condition对象：

使用同步代码块：

4.2 同步代码块与同步方法有何区别？

使用同步代码块只会使被synchronize修饰的部分代码加上内置锁，而使用同步方法会使整个方法加上内置锁。

4.3 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？

原理：每个对象都有一把对象锁，某一时刻有且仅有一个线程能获得对象锁并对资源进行访问，其他没有获得对象锁的线程等待资源被解锁后方可获得对象锁进行资源访问

例子：

当没有使用synchronize关键字实现互斥访问时：
假设某个线程A进行id++操作，因为没有加上对象锁，所以另一个线程B也能进行id--操作，假设A线程先结束，此时id的值为1，B线程后结束，此时id的值会变成-1而掩盖掉原来的1值，不能得到0值，出现错误。

当使用synchronize关键字实现互斥访问时：
假设启动了线程A进行id++操作，启动了线程B进行id--操作
1.A获得id的对象锁进行资源访问，B未获得对象锁进入Lock Pool状态；
2.A取得id的值，将其加1；
3.A将运算后的结果存回id，id上的锁被解锁，id的资源释放；
4.B获得id的对象锁进行资源访问
5.B取得id的值，将去减1；
6.B将运算后的结果存回id，id上的锁被解锁，id的资源释放

线程状态的变化：没有获得对象锁而尝试执行任务的线程进入Lock Pool状态，获得对象锁之后进入Runnable状态，之后进入Running状态

4.4 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？

使用wait()与notify()\notifyAll()实现线程之间的通信
使用Condition与Lock对象实现线程之间的通信

5. 线程间的合作：生产者消费者问题

5.1 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？

多次运行的结果：

结果不正常，按道理入库100次，出库100次之后，仓库应该还剩下0个货物，但是有的运行结果会显示仓库还剩10个货物，这显然是不对的。
原因：当仓库为空时，若执行出库操作，会打印“仓库无货！无法从仓库取货”，浪费一次出库机会，同理，当仓库满时，若执行入库操作，会打印“仓库已满!无法添加货物”，浪费一次入库机会，这两种情况都可能造成输出结果出错