201521123034《Java程序设计》第十一周学习总结

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。

• 多线程的冲突

  • 互斥共享（有时两个或两个以上的线程需要同时对 而线程之间如果不加以控制，会产生一种情况-竞争）
  • synchronized标记（同步方法和同步代码块）
  • 另一种互斥访问的方法-Lock

• 多线程同步（生产者—消费者问题）

  • 用wait () 和notify()/notifyAll()方法来协调线程间的运行进度（读取）关系。
    • wait()方法的作用是让当前线程释放其所持有的“对象互斥锁”，进入wait队列（等待队列）
    • notify()/notifyAll()方法的作用是唤醒(任意一个/所有)正在等待队列中等待的线程，并将它（们）移入等待同一个“对象互斥锁”的队列。
    • notify()/notifyAll()方法和wait()方法都只能在被声明为synchronized的方法或代码段中调用。
  • 另一种解决同步的方法（使用条件对象(条件变量—信号量,Condition)Condition对象需要搭配Lock对象来使用）

• 线程状态转换
  
  

2. 书面作业

本次PTA作业题集多线程

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Lock

```
class Account {
private int balance;
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public Account(int balance){
this.balance=balance;
}
public int getBalance() {
return balance;
}

public void setBalance(int balance) {
	this.balance = balance;
}
public  void deposit(int money){
	try{
		lock.lock();//上锁
	    setBalance(getBalance()+money);
	}catch(Exception e){

	}finally{
		lock.unlock();//释放锁
	}

}
public  void withdraw(int money){

	try{
		lock.lock();//上锁
	    setBalance(getBalance()-money);
	}catch(Exception e){

	}finally{
		lock.unlock();释放锁
	}

}

}

**1.2 同步代码块与同步方法有何区别？**

答：首先同步代码块和同步方法所写的程序不同，同步代码块需在存在同步互斥的代码前加上 synchronized(类名.class){，同步方法即在方法的开头加上synchronized关键词即可，例如public static synchronized void addId()；

其次同步方法作用于整个方法，同步代码块作用于整个代码块，好比一栋房子，一种情况是大门的上锁的，你要进这栋房子必须先解锁，这就好比是同步方法，另一种情况是大门没上锁，房子内的窗子上锁了，你可以随意进入房子但要打开窗户就需要解锁了，这好比是同步代码块。

**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？**
>
在Java中，每一个对象都拥有一个锁标记（monitor），也称为监视器，多线程同时访问某个对象时，线程只有获取了该对象的锁才能访问。

在Java中，可以使用synchronized关键字来标记一个方法或者代码块，当某个线程调用该对象的synchronized方法或者访问 synchronized代码块时，这个线程便获得了该对象的锁，其他线程暂时无法访问这个方法，只有等待这个方法执行完毕或者代码块执行完毕，这个线程 才会释放该对象的锁，其他线程才能执行这个方法或者代码块。

当一个线程正在访问一个对象的synchronized方法，那么其他线程能访问该对象的非synchronized方法。

答：实现互斥访问即用synchronized给方法或代码块做标记，线程要执行该段程序的时候就会获得相应的锁，其他线程此时就无法访问，只有等这段程序执行完其他线程才能执行这段程序。

class Adder implements Runnable {

@Override
public void run() {
	for (int i = 0; i < 10000; i++)
		Counter.addId();
	System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end");
}

}

class Subtracter implements Runnable {

@Override
public void run() {
	for (int i = 0; i < 10000; i++)
		Counter.subtractId();
	System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end");
}

}

class Counter {

private static int id = 0;

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

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

public static int getId() {
	return id;
}

}

答： (1)以TestUnSynchronizedThread.java中的代码为例，当没有实现同步访问时，假设id的初值为0, a,b两个线程同时执行了addId(){id++}，a线程读取i的值为0，并将0++得到1，这时b读取id的值还为0，并将0++得到1,然后a,b依次把他们的值写回id，那么id最终值为1而不是2，id的值被覆盖。

(2)当程序执行synchronized同步代码块或者同步方法时,即给id上了一把锁，a线程执行，得到id值为1，a线程执行后，b线程执行，得到id值为2，最终写回的id值为2

**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？**

答：(1)同步（synchronized关键字）(2)wait/notify机制(wait()、notify()\notifyAll())[查询资料得到通信还有两种方式：while轮询的方式（volatile关键字）和管道通信（使用java.io.PipedInputStream 和 java.io.PipedOutputStream进行通信）]

（2）同步访问一般都要放到synchronized方法或者代码块中，因为要防止多个线程访问同一资源所引起的冲突。

**2.交替执行**
**实验总结（不管有没有做出来）**

答：这题用了flag来标记需要哪个线程来工作，任务的相关代码是写在Repo类里面，Worker类再调用，之前没看清题目，卡在这里，并且由于是交替执行，因此要用到synchronized、wait（）、notify（）保证线程安全

**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)**
![](http://images2015.cnblogs.com/blog/1109692/201705/1109692-20170506002426929-1606450267.png)
![](http://images2015.cnblogs.com/blog/1109692/201705/1109692-20170506002537132-1215463897.png)

**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)**
![](http://images2015.cnblogs.com/blog/1109692/201705/1109692-20170506095318242-271540112.png)
![](http://images2015.cnblogs.com/blog/1109692/201705/1109692-20170506095410711-703715719.png)

使用了是执行器，但没有实现join（），因此结果错误，main线程先结束，后来查阅资料后发现利用invokeAll可以实现join（）的功能，以下为修改的代码截图：

![](http://images2015.cnblogs.com/blog/1109692/201705/1109692-20170506101559414-607088344.png)

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

**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？**
![](http://images2015.cnblogs.com/blog/1109692/201705/1109692-20170506102055711-1080889267.png)

答：不正常，显示的仓库还剩10个、8个等等，每次显示的数字都不同，因为producer和consumer执行的速度不同，仓库满时生产产品会有浪费或是取出产品时产品浪费

**4.2 使用synchronized, wait, notify解决该问题(关键代码截图，需出现学号)**
![](http://images2015.cnblogs.com/blog/1109692/201705/1109692-20170506105030226-1848272236.png)
**4.3 选做：使用Lock与Condition对象解决该问题。**
![](http://images2015.cnblogs.com/blog/1109692/201705/1109692-20170506110701320-843334512.png)
![](http://images2015.cnblogs.com/blog/1109692/201705/1109692-20170506110842617-1909015895.png)

**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)**
>
java中的线程安全是什么：
      就是线程同步的意思，就是当一个程序对一个线程安全的方法或者语句进行访问的时候，其他的不能再对他进行操作了，必须等到这次访问结束以后才能对这个线程安全的方法进行访问
什么叫线程安全：
     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。
  或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题。
  线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。
  若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则就可能影响线程安全。
存在竞争的线程不安全，不存在竞争的线程就是安全的

答：个人对于线程安全的理解是，当多个线程共享同个资源，例如1.3中举的例子，若没有设置互斥访问，则返回的id值不是我们所预想的，此时我认为该线程就是不安全的，需要利用Synchronized的关键字保证线程的安全；又如第四题中生产和消费有冲突，多个线程执行的速度不同，返回值也不是我们所预想的，此时该线程也是不安全的，需要用wait（）notify（）机制保证线程安全。

**6.选做：实验总结**
**6.1 4-8（CountDownLatch）实验总结**

答：固定线程数线程池要求用到 Executors.newFixedThreadPool，而按题目要求还要用到CountDownLatch ，它是一个同步辅助类，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。

**6.2 4-9（集合同步问题）实验总结**

答：由于ArrayList, LinkedList等都不是线程安全的，要保持线程安全，利用Collections.synchronizedList(new ArrayList());来解决这个问题

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

答：（1）一开始题目没看懂，后来才明白是输入n多少就创建多少个任务，这题用到Callable，即有返回值，并且用Future得到任务的返回值。

（2）Runnable没有返回值，当我们需要得到返回值的时候就需要Callable，运行Callable任务可以拿到一个Future对象，Future 表示异步计算的结果。

**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**
![](http://images2015.cnblogs.com/blog/1109692/201705/1109692-20170505195703851-1495845332.png)

**3.2 截图多线程PTA提交列表**

![](http://images2015.cnblogs.com/blog/1109692/201705/1109692-20170506164507773-779827562.png)