201521123107 《Java程序设计》第11周学习总结

第11周作业-多线程

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1.本周学习总结

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）？

互斥访问还可采用ReentrantLock,lock,unlock方法：

class Account {
	private int balance;
	private Lock poolLock = new ReentrantLock();
	public Account(int balance) {
		super();
		this.balance = balance;
	}

	public  int getBalance() {
		return balance;
	}

	public  void setBalance(int balance) {
		this.balance = balance;
	}

	public void deposit(int money) {
		poolLock.lock();
		setBalance(getBalance() + money);
		poolLock.unlock();
	}

	public void withdraw(int money) {
		poolLock.lock();
		setBalance(getBalance() - money);
		poolLock.unlock();
	}
}

同步访问还可采用Condition方法：

public void setBalance(int balance) {
		this.balance = balance;
	}

	public synchronized void deposit(int money) {
		setBalance(getBalance() + money);
		Funds.signalAll();
	}

	public synchronized void withdraw(int money) {
		while (getBalance() <= 0) {
			try {
				Funds.await();
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
		setBalance(getBalance() - money);
		Funds.signalAll();

1.2 同步代码块与同步方法有何区别？

　　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。

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？

　　当有某个任务访问该段代码时，给这段代码上锁，使其不能被其他任务访问，直到该代码解锁后才能被其他任务执行。

class Counter {
	private static int value = 0;
	public synchronized static void add() {
		value++;
	}
	public synchronized static void subtract() {
		value--;
	}
	public static int getValue() {
		return value;
	}
}

　　当add和subtract没有使用synchronized修饰时，得到的运行结果是不确定的。当我们给他们上锁之后，假设线程1执行add方法，给getValue上锁，value值为1，然后解锁，线程2执行subtract方法，线程2就获得了锁，运行后value为0，解锁。所以最后的结果就为0。

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？

　　使用wait()、notify()来实现线程之间的协作。同步访问一般都要放到synchronized方法或者代码块中是为了避免出现多个线程访问同一个代码块时会导致的运行结果出错的情况。

2.交替执行

实验总结（不管有没有做出来）

　　这应该是印象中写过的最长的函数题了，也是自己第一次遇到运行超时的情况。这题要注意的就是，所有的方法都要使用synchronized来修饰来实现互斥。当一个线程结束后要改变预设的flag值来指示当前任务结束，然后在唤醒另一个任务。

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)



　　对addId和subtractId方法使用synchronized修饰。

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

使用ExecutorService、Executor：

使用Callable：

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？

　　不正常。有时候会出现“仓库还剩10个货物”的情况，原因是生产者与消费者的存取速度不相同。

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。

	public synchronized void add(String t) {// 201521123107
		poolLock.lock();
		try {
			while (repo.size() == capacity) {
				try {
					condition.await();
				} catch (InterruptedException e) {
					// TODO: handle exception
					e.printStackTrace();
				}
			}
			repo.add(t);
			condition.signalAll();
		} finally {
			poolLock.unlock();
		}
	}

	public synchronized void remove() {
		poolLock.lock();
		try {
			while (repo.size() == 0) {
				try {
					condition.await();
				} catch (InterruptedException e) {
					// TODO: handle exception
					e.printStackTrace();
				}
			}
			repo.remove(0);
			condition.signalAll();
		} finally {
			poolLock.unlock();
		}
	}

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)

　　线程安全是当我们让多个线程执行同一段代码时，程序的运行结果不会出错。线程安全可以依靠线程同步来实现。

	public synchronized void withdraw(int money) {
		while (getBalance() <= 0) {
			try {
				Funds.await();
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
		setBalance(getBalance() - money);
		Funds.signalAll();
	｝

　　这是作业中的取钱的关键代码，在多线程情况下，如只有一个存钱的线程，但是有多个取钱的线程，很可能会抛出异常。我们可以使用synchronized关键字，就可以确保一次只能有一个线程在取钱。

6.选做：实验总结

6.1 4-8（CountDownLatch）实验总结

　　CountDownLatch是上课没有讲过的东西，每次调用 countDown() 方法, CountDownLatch 对象内部计数器减一。当内部计数器达到0时， CountDownLatch 对象唤醒全部使用 await() 方法睡眠的线程们。至于固定线程数线程池，我们就使用Executors.newFixedThreadPool(poolSize)即可。

　　

6.2 4-9（集合同步问题）实验总结

　　这个集合同步问题，上课也没有讲过，在课件里也找不着，就上网先学习一下，用法就是使用Collections工具类中的同步包装方法，将线程不安全ArrayList进行包装。

3. 码云上代码提交记录及PTA实验总结

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**