201871010134-周英杰《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：

线程同步

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，使得另一线程要使用该方法，就只 能等待。

 在Java中解决多线程同步问题的方法有两种：

1.Java SE 5.0中引入ReentrantLock类。

2.在共享内存的类方法前加synchronized修饰符。

public synchronized static void sub(int m)

方案一：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(); }

有关锁对象和条件对象的关键要点:

锁用来保护代码片段，保证任何时刻只能有一 个线程执行被保护的代码。锁管理试图进入被保护代码段的线程。锁可拥有一个或多个相关条件对象。每个条件对象管理那些已经进入被保护的代码 段但还不能运行的线程。

方案二： 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。一个线程在使用的同步方法中时，可能根据问题的需要，必须使用wait()方法使本线程等待，暂时让出CPU的使用权，并允许其它线程使用这个同步方法。线程如果用完同步方法，应当执行notifyAll()方 法通知所有由于使用这个同步方法而处于等待的 线程结束等待。

对象锁：

synchronized方法（对当前对象进行加锁）

synchronized代码块（对某一个对象进行加锁）

如果要使用同步代码块必须设置一个要锁定的对象，所以一般可以锁定当前对象:this.

synchronized锁多对象

当synchronized锁多个对象时不能实现同步操作，由此可以得出关键字synchronized取得的锁都是对象锁，而不是将一段代码或者方法（函数）当作锁。

全局锁

实现全局锁有两种方式：将synchronized关键字用在static方法上synchronized加到static静态方法上是对Class类上锁，而synchronized加到非static方法上是给对对象上锁。Class锁可以对类的所有对象实例起作用。 用synchronized对类的Class对象进行上锁synchronized(class)代码块的作用与synchronized static方法的作用一样。

多线程访问synchronized的八种方法：

1两个线程同时访问一个对象的 synchronized 方法，同步执行；

2.两个线程访问的是两个对象的 synchronized 方法，并行执行；

3.两个线程同时访问一个 synchronized 静态方法，同步执行；

4.两个线程同时访问 synchronized 方法与非 synchronized 方法，并发执行；

5.两个线程同时访问同一个对象的不同 synchronized 方法，同步执行；

6.两个线程同时访问静态 synchronized 方法和非静态 synchronized 方法，并行执行；

7.方法抛异常后，会释放锁；

8.在 synchronized 方法中调用了普通方法，就不是线程安全的了，synchronized 的作用范围只在 “{}” 内；

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.*;

/**
一个银行有许多银行帐户，使用锁序列化访问 * @version 1.30 2004-08-01
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Bank
{
   private final double[] accounts;
   private Lock bankLock;
   private Condition sufficientFunds;

   /**
    * 建设银行。
    * @param n 账号
    * @param initialBalance 每个账户的初始余额
    */
   public Bank(int n, double initialBalance)
   {
      accounts = new double[n];
      Arrays.fill(accounts, initialBalance);
      bankLock = new ReentrantLock();
      sufficientFunds = bankLock.newCondition();
   }

   /**
    * 把钱从一个账户转到另一个账户。
    * @param 从账户转账
    * @param 转到要转账的账户
    * @param 请允许我向你转达
    */
   public void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
   {
      bankLock.lock();
      try
      {
         while (accounts[from] < amount)
            sufficientFunds.await();
         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();
      }
   }

   /**
    * 获取所有帐户余额的总和。
    * @return 总余额
    */
   public double getTotalBalance()
   {
      bankLock.lock();
      try
      {
         double sum = 0;

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

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

   /**
    * 获取银行中的帐户数量。
    * @return 账号
    */
   public int size()
   {
      return accounts.length;
   }
}

package synch;

/**
 * 这个程序显示了多个线程如何安全地访问数据结构。
 * @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：

运行代码:

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;

   /**
    * 建设银行。
    * @param n 账号
    * @param initialBalance 每个账户的初始余额
    */
   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 从账户转账
    * @param 转到要转账的账户
    * @param 请允许我向你转达
    */
   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();
   }

   /**
    * 获取所有帐户余额的总和。
    * @return 总余额
    */
   public synchronized double getTotalBalance()
   {
      double sum = 0;

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

      return sum;
   }

   /**
    * 获取银行中的帐户数量。
    * @return 
    */
   public int size()
   {
      return accounts.length;
   }
}

package synch2;

/**
 * 
 * 这个程序展示了多个线程如何使用同步方法安全地访问数据结构。
 * @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：

运行代码：

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：

 

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

程序设计思路简述：

    程序的主要设计思路没有太繁琐，只是新建三个售票口，在thread类中创建线程并开启线程，然后在run方法中定义线程任务，进行异常处理后设计在10张票数内时将售票情况进行打印，票数超过10张时程序结束。

执行代码：

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

class Mythread 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;
                }
            }

        }
    }

}

运行结果：

 

 结对编程时照片：

 

 实验总结：

在本周的学习中，我学习了线程同步这一知识点，我了解到这一知识点是用来解决多线程并发运行不确定性问题。线程同步主要是为了解决多线程并发运行不确定性问题，使得多个线程中在一个线程使用某种方法时候，另一线程要使用该方法，就只能等待。学习了解决多线程同步问题的两种方案，其中注意点有：线程如果用完同步方法，应当执行notifyAll()方 法通知所有由于使用这个同步方法而处于等待的 线程结束等待。线程如果用完同步方法，应当执行notifyAll()方 法通知所有由于使用这个同步方法而处于等待的 线程结束.在这一章中我感觉java很贴近生活，使我有了很大的学习兴趣，一次有了更大的学新动力。