马凯军201771010116《面向对象与程序设计Java》第十七周学习总结

一.理论知识部分

Java 的线程调度采用优先级策略:优先级高的先执行，优先级低的后执行；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； 任务紧急的线程，其优先级较高； 同优先级的线程按“先进先出”的队列原则。

调用setPriority(int a)重置当前线程的优先级，a取值可以是前述的三个静态量。调用getPriority()获得当前线程优先级。

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：J ava SE 5.0中引入ReentrantLock类。 在共享内存的类方法前加synchronized修饰符。

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。

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。

在同步方法中使用wait()、notify 和notifyAll()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。

实验十七  线程同步控制

实验时间 2018-12-10

1、实验目的与要求

(1) 掌握线程同步的概念及实现技术；

(2) 线程综合编程练习

2、实验内容和步骤

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。

package synch;

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 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 (Interrupt

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();
      }
   }
}

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。

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();

}

}

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

package synch;
public class SynchBankTest {
    /**
     * java多线程同步锁的使用
    * 示例：三个售票窗口同时出售10张票
    * */
    public static void main(String[] args) {
        //实例化站台对象，并为每一个站台取名字
        Station station1=new Station("窗口1");
         Station station2=new Station("窗口2");
         Station station3=new Station("窗口3");

        // 让每一个站台对象各自开始工作
        station1.start();
         station2.start();
         station3.start();

    }

}

package synch;

public class Station extends Thread {

    // 通过构造方法给线程名字赋值
   public Station(String name) {
         super(name);// 给线程名字赋值
   }

    // 为了保持票数的一致，票数要静态
   static int tick = 10;

    // 创建一个静态钥匙
   static Object ob = "aa";//值是任意的

    // 重写run方法，实现买票操作
   @Override
    public void run() {
        while (tick > 0) {
            synchronized (ob) {// 这个很重要，必须使用一个锁，
               // 进去的人会把钥匙拿在手上，出来后才把钥匙拿让出来
               if (tick > 0) {
                    System.out.println(getName() + "售出了第" + tick + "张票");
                    tick--;
                } else {
                    System.out.println("票卖完了");
                }
            }
            try {
                 sleep(1000);//休息一秒
           } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
}

}

实验总结：

通过这次实验学习到了很多东西，主要掌握了多线程在程序中的的实现。本周实验还是挺轻松的，自己顺利的完成了。