201521145048《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

Q1.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）？

1.2 同步代码块与同步方法有何区别？

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？

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？

1.1、可以使用Lock对象和Condition对象实现

class Account{
	private  balance;
	private Lock lock = new ReentrantLock();
	private Condition condition = lock.newCondition();

	public Account(int balance) {
		super();
		this.balance = balance;
	}
	public int getBalance() {
		return balance;
	}
	public void deposit(int money){
		try{
			lock.lock();
			this.balance=getBalance()+money;
			condition.signalAll();
		}
		finally{
			lock.unlock();
		}
	}
	public void withdraw(int money){
		try{
			lock.lock();
			while(getBalance()==0){
				try {
					condition.await();
				} catch (InterruptedException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			}
			condition.signalAll();
			this.balance=getBalance()-money;
		}
		finally{
			lock.unlock();
		}
	}
}

1.2、答：同步方法直接在方法上加synchronized实现加锁，同步代码块则在方法内部加锁，很明显，同步方法锁的范围比较大，而同步代码块范围要小点，一般同步的范围越大，性能就越差，一般需要加锁进行同步的时候，肯定是范围越小越好，这样性能更好。

1.3、答：

原理：当资源被访问，为其上锁，阻止其他线程访问，停止访问时，解锁，其他线程可以访问

public synchronized void deposit(int money){//synchronized修饰
        this.balance=getBalance()+money;
        notifyAll();
    }
    public synchronized void withdraw(int money){//synchronized修饰
        while(getBalance()==0){
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        this.balance=getBalance()-money;
        notifyAll();
    }

在代码中若无synchronized修饰，可能有多个线程通过deposit或withdraw方法同时存取Account对象的balance属性。

使用synchronized修饰后

1.线程A执行deposit，balance上锁，线程B wait，notifyAll之后，balance解锁

2.线程B执行withdraw，balance上锁，线程A无法访问，notifyAll之后，balance解锁

1.4、答：用wait()、notify()来实现线程之间的协作，放到synchronized方法或者代码块是为了防止多个线程访问同一资源所引起的冲突。

Q2.交替执行

实验总结

答：要实现交替访问，首先要将方法全部都用synchronized来修饰，确保所有变量都持有锁。其次线程之间的协作可以使用wait()和notify()并配合上boolean变量来完成，要做到交替执行，需要中间桥梁来确认是否执行该任务，这个桥梁就是flag。

Q3.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)

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)

参考资料:Java多线程之Executor、ExecutorService、Executors、Callable、Future与FutureTask

3.1

//201521145048
public static synchronized void addId() {
    id++;
}
public static synchronized void subtractId() {
    id--;
}

3.2

//201521145048
List<Callable<Object>> task=new ArrayList<>();
ExecutorService exec=Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < 3; i++) {
       task.add(Executors.callable(new Adder()));
        }
for (int i = 0; i < 3; i++) {
       task.add(Executors.callable(new Subtracter()));
        }
exec.invokeAll(task);
System.out.println(Counter.getId());
System.out.println("main end");

Q4.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？

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

4.3 选做：使用Lock与Condition对象解决该问题。

4.1、答：结果不正常，剩余个数从0到10皆有，因为生产者与消费者的存取速度不一致，所以会导致生产和消费不一致

4.2、答：

//201521145048
public synchronized void add(String t) {
    while(repo.size() == capacity) {
        System.out.println("仓库已满!无法添加货物。");
        try {
            wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
    repo.add(t);
    notifyAll();
}
public synchronized void remove() {
    while (repo.size() == 0) {
        System.out.println("仓库无货！无法从仓库取货");
        try {
            wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
    repo.remove(0);
    notifyAll();
}

4.3、答：

//201521123023
private Lock lock=new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();
public synchronized void add(String t) {
    try{
        lock.lock();
        while(repo.size() == capacity) {
            System.out.println("仓库已满!无法添加货物。");
            try {
                condition.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        repo.add(t);
        condition.signalAll();
    }
    finally{
        lock.unlock();
    }

}
public synchronized void remove() {
    try{
        lock.lock();
        while (repo.size() == 0) {
            System.out.println("仓库无货！无法从仓库取货");
            try {
                condition.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        repo.remove(0);
        condition.signalAll();
    }
    finally{
        lock.unlock();
    }

}

Q5.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)

答：

线程安全就是说多线程访问同一代码，不会产生不确定的结果。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的，也就是线程同步

例如

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

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

多个线程同时运行以上代码，synchronized关键字使得线程同步，多个线程运行结果和单个线程运行结果一致，都为0,

3. 码云上代码提交记录

题目集：多线程(4-4到4-10)

3.1. 码云代码提交记录

在码云的项目中，依次选择“统计-Commits历史-设置时间段”, 然后搜索并截图

3.2 截图多线程PTA提交列表