201521123072《java程序设计》第十一周学习总结
1. 本周学习总结
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）？
这里引用上课的时候的那个例子：
用synchronized修饰方法，代码如下：
class Counter {
private static int id = 0;
private static Lock poolLock = new ReentrantLock();
public synchronized static void addId() {
id++;
}
public synchronized static void subtractId() {
id--;
}
public static int getId() {
return id;
}
}
还有一种方法就是用ReentrantLock，lock ，unlock方法，代码如下：
class Counter {
private static int id = 0;
private static Lock poolLock = new ReentrantLock();
public static void addId() {
poolLock.lock();
id++;
poolLock.unlock();
}
public static void subtractId() {
poolLock.lock();
id--;
poolLock.unlock();
}
public static int getId() {
return id;
}
}
1.2 同步代码块与同步方法有何区别？
同步代码块不是在方法名前面声明synchronized，而是在要共享的代码块前面声明synchronized
如下代码：（addId是同步代码块，subtractId是同步方法）
public static void addId() {
synchronized (Counter.class) {//代表Counter类型的对象
id++;
}
}
public synchronized static void subtractId() {
id--;
}
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？
原理是：当其中一个线程工作的时候，阻止另外一个线程工作（通过对象锁实现）。例如下面的代码：
class Counter {
private static int id = 0;
private static Lock poolLock = new ReentrantLock();
public static void addId() {
synchronized (Counter.class) {//代表Counter类型的对象
id++;
}
}
public synchronized static void subtractId() {
id--;
}
}
synchronized (Counter.class)
这一句是获得Counter对象的内部锁，如果没有获得这个锁，那么下面的id++则不能运行，如果获得了锁，那么执行完id++后，则释放锁。
下面是线程状态转换的图：
由上图可知：
当程序执行synchronized同步代码块，首先要获得对象的内部锁，如果没有获得，则进入Wait Pool，等到内部锁被释放的时候，再进入lock pool,再运行；如果一开始就获得了内部锁，那么就直接进入lock pool,再运行
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？
wait和notify
synchronized 关键字，代表这个方法加锁,相当于不管哪一个线程，运行到这个方法时,都要检查有没有其它线程正在用这个方法,然而，当一个线程访问object的一个加锁代码块时，另一个线程仍然可以访问该object中的非加锁代码块。所以，如果不将同步访问放到synchronized方法或者代码块中，那么当一个线程在运行的时候，另一个线程也会运行这个方法
交替执行
实验总结（不管有没有做出来）
这个实验参照了生产者-消费者模型来做的，运用wait,notify
在repo类中定义了一个计数的i,如果i%2==0，执行线程1，如果i%2！=0，执行线程0，
public synchronized void get1(){
while(i<item.length){
while(this.i%2==0){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" finish "+this.item[0]);
this.delete();
this.i++;
notify();
}
}
public synchronized void get2(){
while(i<item.length){
while(this.i%2!=0){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" finish "+this.item[0]);
this.delete();
this.i++;
notify();
}
}
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？
运行结果如下，显然不正确
这里的程序存和取是同时进行的，这里会发生互斥，虽然解决了互斥，但是没有解决同步的问题，
4.2 使用synchronized, wait, notify解决该问题(关键代码截图，需出现学号)
运行结果：
4.3 选做：使用Lock与Condition对象解决该问题。
主要代码：
private Lock RepositoryLock= new ReentrantLock();
private Condition temp = RepositoryLock.newCondition();
private int capacity = 10;//仓库容量默认为10
private List<String> repo = new ArrayList<String>();// repo(仓库)，最多只能放10个
public void add(String t) throws InterruptedException {
RepositoryLock.lock();
try{
while(repo.size()==capacity)
temp.await();
if(repo.size()>capacity){
throw new IllegalArgumentException("商品数量超过最大容量");
}
repo.add(t);
temp.signalAll();
} finally
{
RepositoryLock.unlock();//退出互斥代码块。之所以放到finally，是保证如果发生异常，一定要退出。就不会出现死锁现象。
}
}
public void remove() throws InterruptedException {
RepositoryLock.lock();
try{
if(repo.size()==0){
temp.await();
}
if(repo.size()<0){
throw new IllegalArgumentException("仓库内商品数量为负数");
}
repo.remove(0);
temp.signalAll();
}finally
{
RepositoryLock.unlock();//退出互斥代码块。之所以放到finally，是保证如果发生异常，一定要退出。就不会出现死锁现象。
}
}
运行结果：
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)
有线程安全，那就有线程不安全，我们在上课的时候，有讲过TestUnSynchronizedThread的例子
没有修改前的代码是这样的：
public static void addId() {
id++;
}
public static void subtractId() {
id--;
}
理想的结果应该是0，但是实际上每次程序运行都会有不同的结果，如下：
对于id++.和id--,操作，它分为以下三步：
-读取id的值
-进行 ++（--）操作
-将计算后的值写回id
1.在单线程运行的情况下，取值，操作，再写回，假设一开始id=1,我进行两次id++操作，那么此时id=3;
2.而如果是在多线程情况下，比如有两个线程（此时id=1），如果线程A读取了id的值，并且执行++操作，此时在A线程进行++操作的时候，B线程又读了id的值（因为A线程没有将计算过后的值读回，所以此时id还是为1），那么B线程进行++操作，到最后，id=2
以上的这个例子就说明了， “线程不安全”
由此得出线程安全的定义（出自百度百科）：
如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。出自(http://baike.so.com/doc/6809842-7026796.html）
回到之前的那个例子，我要使它与我预期的值一样，就要实现一个多线程的互斥，用synchronized代码块，或方法，或者是lock,unlock，目的在于当一个线程在执行某个操作的时候，别的线程就不能执行这个操作了
代码如下：
public static void addId() {
synchronized (Counter.class) {//代表Counter类型的对象
id++;
}
}
public synchronized static void subtractId() {
id--;
}
选做：实验总结
6.1 4-8（CountDownLatch）实验总结
6.2 4-9（集合同步问题）实验总结
6.3 较难：4-10（Callable），并回答为什么有Runnable了还需要Callable？实验总结。
选做：使用其他方法解决题目4的生产者消费者问题。
7.1 使用BlockingQueue解决生产者消费者问题关键代码截图
运行结果：
7.2 说明为什么不需要显示的使用wait、notify就可以解决同步问题。这样解决相比较wait、notify有什么优点吗？
参考链接（http://www.cnblogs.com/liuling/p/2013-8-20-01.html）
BlockingQueue是一种特殊的队列,如果BlockQueue是空的,从BlockingQueue取东西的操作将会被阻断进入等待状态（相当于wait）,直到BlockingQueue进了东西才会被唤醒(相当于notify).同样,如果BlockingQueue是满的,任何试图往里存东西的操作也会被阻断进入等待状态,直到BlockingQueue里有空间才会被唤醒继续操作.
从一题的代码就可以看出一个最直观的优点，用这种特殊队列的代码量会减少，简单易懂，所占cpu少，性能好
7.3 使用Condition解决生产者、消费者问题。
同4.3
3. 码云上代码提交记录
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
