201521123042《Java程序设计》第11周学习总结

作业参考文件

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作业多线程

• 1.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）？

  使用Condition对象和Lock方法

  参考资料:线程同步 synchronized 同步代码块 同步方法 同步锁
  
  thread里面用的wait, notify方法一个是让当前线程进入等待状态，一个是唤醒其他所有等待的线程。而condition里的await, signal方法恰恰看起来有类似的功能。他们的结构也很类似，前者是使用一个synchronized的块，而后者是通过一个lock来保证线程访问互斥.区别是wait()/notify()方法的时候，所有等待状态的线程或对象都会被通知到，所以我们不知道具体是哪个线程最终被唤醒了。而await()/signal()方法我们可以区分哪个线程得到特定的signal。
  
  以题目4-5举例：

  class Account{
  private int balance;
  public Account(int balance) {
  	super();
  	this.balance = balance;
  }
  public int getBalance() {
  	return balance;
  }
  public void setBalance(int balance) {
  	this.balance = balance;
  }
  private final Lock lock = new ReentrantLock();
  private final Condition a = lock.newCondition();
  private final Condition b = lock.newCondition();
  public void  deposit(int money){
  	lock.lock();
  	try{
  		b.signal();
  	    balance=balance+money;
  	}catch(Exception e){
  
  	}finally {
           lock.unlock();
      }
  }
  public void  withdraw(int money){
  	lock.lock();
  	try{
  	while (balance<money) {
  		try {
  			b.await();
  		} catch (InterruptedException e) {
  			e.printStackTrace();
  		}
  	}
  	balance=balance-money;
  	 a.signal();
  	}finally {
          lock.unlock();
      }
  }
  
  }
  

  1.2 同步代码块与同步方法有何区别？

  当有多条线程同时访问共享数据时，如果进行同步，就会发生错误。我们希望只要将操作共享数据在某一时段让一个线程执行完，在执行过程中，其他线程不可执行。所以我们利用synchronized解决同步问题。使用synchronized时有两种方法，第一种是synchronized方法，即synchronized来修饰方法，第二种是使用提供的同步代码块。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，同步方法锁的范围比较大，而同步代码块范围要小点，考虑到时间问题，应该尽量减少同步的内容，没有必要同步整个方法，使用synchronized代码块同步关键代码即可。

  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？

  例如当多个线程都需要访问某个数据地址的时候，利用synchronized为对象进行加锁，所有想要进入该对象的synchronized的方法或者代码段的线程都必须获取对象的锁，如果没有，则必须等其他线程释放该锁，所以保证了任一时刻只能有一个线程访问该对象。

  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使用synchronized关键字实现线程之间的通讯。

  ②wait(), notify(),notifyall()都用在同步里面，因为这3个函数是对持有锁的线程进行操作，而只有同步才有锁，所以要使用在同步中。
  
  同步访问放到synchronized方法或者代码块中这样保证了一个时间内只能有一个线程得到执行。另一个线程必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块。

• 2.交替执行

  

  总觉得自己的代码有些问题…………这个题目的难点在于怎么样设计这个两个线程的交替实现。这道题主要用到synchronized（线程互斥）与wait()，notify()的。当num=false的时候，执行work1线程，打印信息，执行后将num=true,并调用notify()方法。执行work2线程，打印信息，执行后将num=true当state=2的时候，执行线程2，线程1等待，执行结束后将state=1,并调用notifyAll() 或者notify()方法;

• 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)

  
  
  结果：
  
  

  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

  为了解决此题，我上网查询资料，参考了文章awaitTermination() shutdown()

  awaitTermination()：用于等待子线程结束，再继续执行下面的代码。该例中我设置一直等着子线程结束。

  shutdown()：用于关闭启动线程，如果不调用该语句，jvm不会关闭。

• 4.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？

  ①不正常，运行结果会出现最后仓库货物有剩余的情况。

  ②因为没有用到wait()和notify()方法。consumer线程是从仓库里取东西的，producer线程是从仓库在存放东西的。对于producer线程来说，它需要考虑的是当仓库已经存满，那么必须要等待consumer线程取走一部分，这样才能继续进行，此时需要调用wait方法，已经完成了自己的那部分操作，我们可以通过调用notify和notifyAll方法来通知其他因为资源被加锁之后处于阻塞状态的线程。另外，和其他线程访问同一个仓库的时候，还要保证访问是线程安全的。对于consumer线程来说，如果仓库是空的，该线程也必须要等待producer线程将产生的元素放入仓库，处理方法和consumer类似。

  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。

• 5.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)

  网上搜索到的线程安全的概念：如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。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。

  ①线程安全无非是要控制多个线程对某个资源的有序访问或修改。线程安全一般都涉及到synchronized ，即一段代码同时只能有一个线程来操作，不然中间过程可能会产生不可预制的结果
  
  ②ArrayList or Vectcor？线程安全必须要使用很多synchronized关键字来同步控制，所以必然会导致性能的降低。 所以在使用的时候，如果是多个线程操作同一个对象，那么使用线程安全的Vector；否则，就使用效率更高的ArrayList。
  
  ③非线程安全!=不安全。非线程安全并不是多线程环境下就不能使用，而是多个线程同时操作同一个对象时，我们认为这个线程是不安全的。

• 6.选做：实验总结

  6.1 4-8（CountDownLatch）实验总结

  CountDownLatch是一个同步工具类，它允许一个或多个线程一直等待，直到其他线程的操作执行完后再执行

   int n = sc.nextInt();//任务数
          int poolSize = sc.nextInt();//最多使用的线程数
          CountDownLatch latch = new CountDownLatch(n);/*你的答案：这里建立用于等待的CountDownLatch对象,变量名为latch*/
          ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(poolSize);/*你的答案：这里是创建符合条件的执行器的代码*/
          for(int i=0;i<n;i++){
          	exec.submit(new MyTask(latch));
          }
  

  6.2 4-9（集合同步问题）实验总结

  Collections.synchronizedList是实现线程安全的列表一种的两种方式。Collections.synchronizedList的源码可知，其实现线程安全的方式是建立了list的包装类，源码如下：

  		public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list) {
  		return (list instanceof RandomAccess ?
  		               new SynchronizedRandomAccessList<T>(list) :
  		               new SynchronizedList<T>(list));//根据不同的list类型最终实现不同的包装类。
  		   }
  

  6.3 较难：4-10（Callable），并回答为什么有Runnable了还需要Callable？实验总结。

  Runnable和Callable的区别是:
  
  (1)Callable规定的方法是call(),Runnable规定的方法是run().
  
  (2)Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值得
  
  (3)call方法可以抛出异常，run方法不可以
  
  (4)运行Callable任务可以拿到一个Future对象，表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。通过Future对象可以了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取执行结果。

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