王之泰201771010131《面向对象程序设计（java）》第十七周学习总结

第一部分：理论知识学习部分

第14章 并发

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(P648页)。

2.- 在共享内存的类方法前加synchronized修饰符。

……

public synchronized static void sub(int m)

……

解决方案一：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。

解决方案二： 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。

第二部分：实验部分——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：

1.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；

2.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.*;
 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();
       }
    }
 }

测试程序2：

1.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；

2.掌握synchronized在多线程同步中的应用。

 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();
       }
    }
 }

测试程序3：

1.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；

2.尝试解决程序中存在问题。

 package sdfsd;

 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();
   }
 }

改进

 package sdfsd;

 class Cbank
 {
      private static int s=2000;
      public  synchronized 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

 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;
                 }
             }
         }
     }

 }

第三部分：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。并且这周是最后一周学习，助教学长为我们做了完整的演示来结束这学期的学习，总之，这学期在老师和助教学长的帮助下我们的学习能力有了很大的提升。感谢老师，也感谢助教学长！