201521123077 《Java程序设计》第11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）归纳总结异常与多线程相关内容。

线程的同步（加锁防止多个线程同时访问）

• synchronized关键字修饰
  
  可以使用于方法前或者方法内做同步块
  
  可以指定锁定的对象，默认情况下获取当前对象的锁
• ReentrantLock
  
  显式地创建一个同步块，可以提供相较于synchronized更为细致的同步控制

线程的协作

• wait 通知线程挂起
• notify 从等待池中选择一个线程从挂起中恢复（进入lock pool等待着获取锁）
• notifyAll 通知等待池中的所有线程从挂起中恢复

ExecutorService类

• 可以直接实例化一 个ExecutorService类来统一的管理线程，例如
  
  ExecutorService exec=newFixedThreadPool(amount);
  
  这样就生成了一个只允许固定数量amount存在的线程管理器

ThreadFactory 类

• 通过实现这个接口可以实现很方便的生成自定义的线程，例如要批量设定线程是否为后台线程

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）？

还以使用ReentrantLock

1.2 同步代码块与同步方法有何区别？

每个对象都有一个自己的“锁”，同步方法是默认的获取该对象的锁，因此，同一个对象的两个同步方法也不可以同时获取到锁。

而同步块可以在synchronized关键字后跟着对象，意为利用该对象的锁来同步该块，所以可以在一个类内通过一个成员类变量来实现方法的不同锁操作。

而且，同步快有助于提高线程访问的效率。

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？

每个对象都有一个自己的“锁”，这是基于Object基类的普适设计，同步方法会获取它所指定对象（默认情况为this）的锁，在使用期间阻止想要获取跟它同一个锁的线程，试用结束后释放该锁。

执行同步的时候，如果无法获取到锁，jvm就将该线程放入lock pool内等待锁释放

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？

使用以下关键字

• wait 通知线程挂起
• notify 从等待池中选择一个线程从挂起中恢复（进入lock pool等待着获取锁）
• notifyAll 通知等待池中的所有线程从挂起中恢复

因为首先要实现有序的协作就要首先保证不能出现同一个方法被多个线程同时访问的情况，这样可能会出现混乱挂起/恢复

然后wait方法必须在该线程获取了锁的时候才可以使用，它会将锁释放，否则会抛出异常

2.交替执行

实验总结（不管有没有做出来）

可以设定一个flag来交替使两个线程处于可用的状态，要同步获取任务的方法

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)

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

4.线程间的合作：生产者消费者问题

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？

结果可能会不正常，剩余货物可能不为0

因为消费者生产者没有协作，可能出现了没有库存还在取货物的情况

2. 使用synchronized, wait, notify解决该问题(关键代码截图，需出现学号)

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)

来自维基百科

线程安全是编程中的术语，指某个函数、函数库在多线程环境中被调用时，能够正确地处理多个线程之间的共享变量，使程序功能正确完成。

例如我们使用synchronized关键字通过加锁来控制访问来保证安全性，或者可以使用ThreadLocal类这样的将资源分别保存的方法来保证线程访问资源不会出现问题

两种解决方案都是为了防止某个资源同时被多个线程访问的时候出现中间态错误的情况

一个简单的例子：

class ZeroChecker
{
	@SuppressWarnings("unused")
	public static int num=0;
	public static boolean stopFlag=false;
	public static void addAndReduce()
	{
		num++;
		//dangerous
		num--;
	}
	public static boolean isZero()
	{
		return num==0;
	}
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        exec.execute(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {
				while(ZeroChecker.isZero())
				{
					System.out.println("in");
				}
				System.out.println("ZeroChecker failed  "+ZeroChecker.num);
				ZeroChecker.stopFlag=true;
			}

		});
        for(int i=0;i<10;i++)
        {
        	 exec.execute(new Runnable() {

				@Override
				public void run() {
					while(!ZeroChecker.stopFlag)
						ZeroChecker.addAndReduce();
				}
			});
        }

        exec.shutdown();
    }
}

这样这个ZeroChecker类就不是线程安全的，标记为危险位置极易导致错误，如有两个不同的线程a，b 当a线程调用addAndReduce（）方法将num加为1的那一时刻b也调用了该方法，就会出现让num变为非0的情况

将其置于同步块中就可以解决这个线程不安全的问题

6.选做：实验总结

6.1 4-8（CountDownLatch）实验总结

CountDownLatch用于等待，newFixedThreadPool(poolSize);用于生成可控制同时只有poolSize个线程存在的ExecutorService

6.2 4-9（集合同步问题）实验总结

Collections有自带将集合同步的static方法，调用即可

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

因为Runnable的类无法产生返回值，所有有了Callbale

3. 码云上代码提交记录

题目集：多线程(4-4到4-10)