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  • 201521123065《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)归纳总结多线程相关内容。

    1、多线程的临界资源:启动多个线程同时运行时,需要同时访问共同的资源,导致结果的不正确性;
    2、原子性操作:只进行单一的一次操作(包括取数据,加一,写入都算单独的一次操作),自加自减操作不是原子性操作;
    3、synchronized:方法前用synchronized进行声明可以使当前线程执行完该方法后下一个线程才进入,保证了了共享资源的完整性与正确性;
    4、使用synchronized的两种方法:原子操作的代码方法加synchronized修饰,或,方法下用synchronized (.class)封装;
    5、synchronized 原理:当前线程取走当前对象唯一的锁,其他线程发现没有锁可取时就必须等待锁的归还;
    6、多线程的同步:被声明为synchronized的方法或代码段中调用wait () 和notify()/notifyAll();
    7、wait():让当前线程释放对象锁;
    8、notify()/notifyAll():唤醒等待中的线程,加入同一个对象锁的队列;
    
    

    2. 书面作业

    本次PTA作业题集多线程

    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)?

    可以使用java.util.concurrent.locks.*;包下的Condition类和Lock类;
    public Account(int balance) {
    		super();
    		this.balance=balance;
    		accountlock = new ReentrantLock();
    		accountcon = accountlock.newCondition();
    	}
    
    	public synchronized void deposit(int money) {
    		accountlock.lock();//理解的是类似synchronized中的取锁操作;
    		this.balance = this.balance + money;
    		accountcon.signal();//相当于notify();
    		accountlock.unlock();//释放锁;
    	}
    
    	public synchronized void withdraw(int money) {
    		accountlock.lock();
    		while(this.balance - money<0){
    			try {
    				accountcon.await();//当出现当前的balance为0时,进入等待;
    			} catch (InterruptedException e) {
    				e.printStackTrace();
    			}finally{
    				accountlock.unlock();
    			}
    		}
    		this.balance=this.balance-money;
    		if(balance<0) {
    	        throw new IllegalStateException(balance+"");
    	        
    		}
    	}
    

    1.2 同步代码块与同步方法有何区别?

    同步方法是在方法声明的外部用Synchronized修饰的,可想而知,当前线程只有执行完了整个方法后才能轮到下一个线程,从而不会影响当前线程的结果;
    而同步代码块可以对方法中的任意代码块进行操作,非同步代码块的部分相当于前者方法外的部分。
    

    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?

    public synchronized void deposit(int money) {
    		this.balance = this.balance + money;
    		notify();//当存款成功时唤醒队列中的等待线程进行取款,释放对象锁;
    	}
    
    	public synchronized void withdraw(int money) {
    		while(this.balance - money<0){
    			try {
    				wait();//获取对象锁,当发现余额不够提款时,进入Wait Pool中,直到当有接受到存款的唤醒信号时进入Lock Pool
    			} catch (InterruptedException e) {
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		this.balance=this.balance-money;
                    if(balance<0)
            throw new IllegalStateException(balance+"");				
        }
    
    

    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、多线程中通过wait(),notify()或notifyAll(),或者通过Lock对象和Condition对象来实现线程之间的通信,避免线程之间的冲突;
    2、同步访问一样是会引起多线程之间的临界资源的冲突,放到Synchronized中可以避免多线程之间的冲突产生。
    

    交替执行实验总结(未通过)

    1、字符串进行分解时,一开始想用toCharArray的方法,但是这个方法是将字符串用字符数组存储,空格也会被单独存储,因此pass;
    2、getSize()返回repo的任务数量没办法将构造函数的rep(存放分解后的任务)获取;
    3、boolean work1done;//新增两个标志;
       boolean work2done;//用于两个线程交替完成任务互相通知判断的标志;
    4、public Repo(String items) {
    	List<Integer> rep=new ArrayList<Integer>();
    	for (int i = 0; i < items.length(); i++) {
    		if(items.charAt(i)==' '){
    			continue;
    		}
    		rep.add((int) items.charAt(i));//分解任务,用rep存放
    	}
    }
    public synchronized void test1() {
    	while(!work2done){//进行任务1时,当任务2未完成则进入等待,直到任务2完成后唤醒;
    		try {
    			wait();
    		} catch (InterruptedException e) {
    			// TODO Auto-generated catch block
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    	notify();
    }
    public synchronized void test2(){
    	while(!work1done){//同,任务1未完成时,需要等到任务1完成后被唤醒
    		try {
    			wait();
    		} catch (InterruptedException e) {
    			// TODO Auto-generated catch block
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    	notify();//任务2完成后唤醒任务1
    }
    
    

    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

    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?


    三次运行结果都不一致;
    结果自然是不正常的;
    因为取货和存货的速度不一样,可能会出现供不应求或者供应过剩的问题;
    
    

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

    public synchronized void add(String t) {
    		while (repo.size() >= capacity) {
    			try {
    				wait();
    			} catch (InterruptedException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    				System.out.println("仓库已满!无法添加货物。");
    			}
    
    		}
    		notify();
    		repo.add(t);
    	}
    
    	public synchronized void remove() {
    		while (repo.size() <= 0) {
    			try {
    				wait();
    			} catch (InterruptedException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    				System.out.println("仓库无货!无法从仓库取货");
    			}
    
    		}
    		notify();
    		repo.remove(0);
    	}
    

    4.3 选做:使用Lock与Condition对象解决该问题。

    public synchronized void add(String t) {
    		lock.lock();
    		while (repo.size() >= capacity) {
    			try {
    				condition.await();
    				lock.unlock();
    			} catch (InterruptedException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    				System.out.println("仓库已满!无法添加货物。");
    			}
    
    		}
    		lock.unlock();
    		condition.notify();
    		repo.add(t);
    		
    	}
    
    	public synchronized void remove() {
    		lock.lock();
    		while (repo.size() <= 0) {
    			try {
    				condition.await();
    				lock.unlock();
    
    			} catch (InterruptedException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    				System.out.println("仓库无货!无法从仓库取货");
    			}
    
    		}
    		lock.unlock();
    		condition.notify();
    		repo.remove(0);
    		
    	}
    

    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)

    public class testsafe {
    	public void count(){
    		size++;
    	}
    }
    线程安全就是多个线程执行一段操作语句,而这操作未结束时另一个线程开始占有这段操作的资源,引起的线程安全性的问题;
    按资料上的ArrayList的栗子进行说明:对list进行add操作,将某个值放在了list的尾部,list.size未进行++操作时,线程2此时开始执行
    又将某个值放在了同一个位置,size后才进行++,这就导致了值被覆盖并且size自加了两次
    解决这个问题就是用synchronized修饰该操作使之执行完后才允许下一线程的执行。
    

    选做:实验总结

    6.1 4-8(CountDownLatch)实验总结

    这题需要创建的是一个可重用固定线程数的线程池,使用的是Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)
    一开始把n误解为是Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)的参数,poolSize作为CountDownLatch参数,导致运行时间超出
    另外要注意MyTask的参数是CountDownLatch latch就行了
    

    6.2 4-9(集合同步问题)实验总结

    Collections.synchronizedList(new ArrayList()),可以使用多个线程同时频繁修改List来引发错误。
    并且list返回的迭代器仍然不是一个安全的线程;
    

    3. 码云上代码提交记录

    3.1. 码云代码提交记录

    3.2 截图多线程PTA提交列表

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