201771010108 -韩腊梅-第十七周学习总结

第十七周学习总结

 

一、知识总结

1.创建线程的2种方法

方式1：继承java.lang.Thread类，并覆盖run()方法。优势：编写简单；劣势：无法继承其他父类

方式2：实现java.lang.Runnable接口，并实现run()方法。优势：可以继承其他类，多线程可以共享同一个Thread对象；劣势：编程方式稍微复杂，如需访问当前线程，需调用Thread.currentThread()方法

2. Java创建线程后，调用start()方法和run()的区别

两种方法的区别

1） start：

    用start方法来启动线程，真正实现了多线程运行，这时无需等待run方法体代码执行完毕而直接继续执行下面的代码。通过调用Thread类的start()方法来启动一个线程，这时此线程处于就绪（可运行）状态，并没有运行，一旦得到cpu时间片，就开始执行run()方法，这里方法run()称为线程体，它包含了要执行的这个线程的内容，Run方法运行结束，此线程随即终止。

2） run：

    run()方法只是类的一个普通方法而已，如果直接调用run方法，程序中依然只有主线程这一个线程，其程序执行路径还是只有一条，还是要顺序执行，还是要等待

run方法体执行完毕后才可继续执行下面的代码，这样就没有达到写线程的目的。

总结：调用start方法方可启动线程，而run方法只是thread的一个普通方法调用，还是在主线程里执行。

这两个方法应该都比较熟悉，把需要并行处理的代码放在run()方法中，start()方法启动线程将自动调用 run()方法，这是由jvm的内存机制规定的。并且run()方法必须是public访问权限，返回值类型为void。

两种方式的比较 ：

实际中往往采用实现Runable接口，一方面因为java只支持单继承，继承了Thread类就无法再继续继承其它类，而且Runable接口只有一个run方法；另一方面通过结果可以看出实现Runable接口才是真正的多线程。

3.线程的生命周期

线程是一个动态执行的过程，它也有一个从生产到死亡的过程。

（1）生命周期的五种状态

新建（new Thread）

当创建Thread类的一个实例（对象）时，此线程进入新建状态（未被启动）。

例如：Thread t1 = new Threade();

就绪（runnable）

线程已经被启动（start），正在等待分配CPU时间片，也就是说此事线程正在就绪队列中排队等候得到CPU资源。

例如：t1.start();

运行（running）

线程获得cpuz资源正在执行任务（run()方法），此时除非线程自动放弃CPU资源或者有优先级更高的的线程进入，线程将一直运行到结束！

死亡（dead）

当线程执行完毕或被其它线程杀死，线程就进入死亡状态，这时线程不可能再进入就绪状态等待执行。

自然终止：正常运行run()方法后终止

异常终止：调用stop()方法让一个线程终止运行

堵塞（blocked）

由于某种原因导致正在运行的线程让出CPU并暂停自己的执行，即进入堵塞状态。

正在睡眠：用sleep(long t) 方法可使线程进入睡眠方式。一个睡眠着的线程在指定的时间过去可进入就绪状态。

正在等待：调用wait()方法。（调用notify()方法回到就绪状态）

被另一个线程所阻塞：调用suspend()方法。（调用resume()方法恢复）

5.如何实现线程同步？

当多个线程访问同一个数据时，容易出现线程安全问题，需要某种方式来确保资源在某一时刻只被一个线程使用。需要让线程同步，保证数据安全

线程同步的实现方案：同步代码块和同步方法，均需要使用synchronized关键字

线程同步的好处：解决了线程安全问题

线程同步的缺点：性能下降，可能会带来死锁

6. 关于同步锁的更多细节

Java中每个对象都有一个内置锁。

当程序运行到非静态的synchronized同步方法上时，自动获得与正在执行代码类的当前实例（this实例）有关的锁。获得一个对象的锁也称为获取锁、锁定对象、在对象上锁定或在对象上同步。

当程序运行到synchronized同步方法或代码块时才该对象锁才起作用。

一个对象只有一个锁。所以，如果一个线程获得该锁，就没有其他线程可以获得锁，直到第一个线程释放（或返回）锁。这也意味着任何其他线程都不能进入该对象上的synchronized方法或代码块，直到该锁被释放。

释放锁是指持锁线程退出了synchronized同步方法或代码块。

关于锁和同步，有一下几个要点：

1）、只能同步方法，而不能同步变量和类；

2）、每个对象只有一个锁；当提到同步时，应该清楚在什么上同步？也就是说，在哪个对象上同步？

3）、不必同步类中所有的方法，类可以同时拥有同步和非同步方法。

4）、如果两个线程要执行一个类中的synchronized方法，并且两个线程使用相同的实例来调用方法，那么一次只能有一个线程能够执行方法，另一个需要等待，直到锁被释放。也就是说：如果一个线程在对象上获得一个锁，就没有任何其他线程可以进入（该对象的）类中的任何一个同步方法。

5）、如果线程拥有同步和非同步方法，则非同步方法可以被多个线程自由访问而不受锁的限制。

6）、线程睡眠时，它所持的任何锁都不会释放。

7）、线程可以获得多个锁。比如，在一个对象的同步方法里面调用另外一个对象的同步方法，则获取了两个对象的同步锁。

8）、同步损害并发性，应该尽可能缩小同步范围。同步不但可以同步整个方法，还可以同步方法中一部分代码块。

9）、在使用同步代码块时候，应该指定在哪个对象上同步，也就是说要获取哪个对象的锁。例如：

    public int fix(int y) {

        synchronized (this) {

            x = x - y;

        }

        return x;

    }

当然，同步方法也可以改写为非同步方法，但功能完全一样的，例如：

    public synchronized int getX() {

        return x++;

    }

与

    public int getX() {

        synchronized (this) {

            return x;

        }

    }

效果是完全一样的。

7. 简述sleep( )和wait( )有什么区别？

sleep()是让某个线程暂停运行一段时间,其控制范围是由当前线程决定,也就是说,在线程里面决定.好比如说,我要做的事情是 "点火->烧水->煮面",而当我点完火之后我不立即烧水,我要休息一段时间再烧.对于运行的主动权是由我的流程来控制。

而wait(),首先,这是由某个确定的对象来调用的,将这个对象理解成一个传话的人,当这个人在某个线程里面说"暂停!",也是 thisObj.wait(),这里的暂停是阻塞,还是"点火->烧水->煮饭",thisObj就好比一个监督我的人站在我旁边,本来该线 程应该执行1后执行2,再执行3,而在2处被那个对象喊暂停,那么我就会一直等在这里而不执行3,但正个流程并没有结束,我一直想去煮饭,但还没被允许, 直到那个对象在某个地方说"通知暂停的线程启动!",也就是thisObj.notify()的时候,那么我就可以煮饭了,这个被暂停的线程就会从暂停处 继续执行。
其实两者都可以让线程暂停一段时间,但是本质的区别是一个线程的运行状态控制,一个是线程之间的通讯的问题。

二、实验部分——线程同步控制

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：

 

l  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；

 

l  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：

 

l  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；

 

l  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：

 

l  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；

 

l  尝试解决程序中存在问题。

 

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();

  }

}

 

运行结果：

改正代码：

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

 

代码：

package 编程一;

public class 售票 {
public static void main(String[] args) {
mythread mythread=new mythread();
Thread t1=new Thread(mythread);
Thread t2=new Thread(mythread);
Thread t3=new Thread(mythread);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class mythread implements Runnable{
int t=1;
boolean flag=true;
@Override
public void run() {
while(flag) {
try {
Thread.sleep(50);
}catch(InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
synchronized (this) {
if(t<=10) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口售：第" + t + "张票");
t++;
}
if(t>10) {
flag=false;
}
}
}

}

}

 

结果：

三、实验总结

         这是本学期最后一次实验，实验内容也比较少，对线程有了更深的认识，很感谢学长和老师这一学期帮助。