王之泰201771010131《面向對象程序設計（java）》第十七週學習總結

時間 2019-11-21

標籤之泰面向對象程序設計（java）第十七學習總結欄目軟件設計简体版

原文原文鏈接

第一部分：理論知識學習部分

第14章併發

線程同步java

多線程併發運行不肯定性問題解決方案：引入線程同步機制，使得另外一線程要使用該方法，就只能等待。編程

⚫ 在Java中解決多線程同步問題的方法有兩種：安全

1.- Java SE 5.0中引入ReentrantLock類(P648頁)。數據結構

2.- 在共享內存的類方法前加synchronized修飾符。多線程

……併發

public synchronized static void sub(int m)dom

……ide

解決方案一：鎖對象與條件對象學習

用ReentrantLock保護代碼塊的基本結構以下：測試

myLock.lock();

try {

　　 critical section

} finally{

myLock.unlock(); }

有關鎖對象和條件對象的關鍵要點:

➢ 鎖用來保護代碼片斷，保證任什麼時候刻只能有一個線程執行被保護的代碼。

➢ 鎖管理試圖進入被保護代碼段的線程。

➢ 鎖可擁有一個或多個相關條件對象。

➢ 每一個條件對象管理那些已經進入被保護的代碼段但還不能運行的線程。

解決方案二： synchronized關鍵字

synchronized關鍵字做用：

➢ 某個類內方法用synchronized 修飾後，該方法被稱爲同步方法；

➢ 只要某個線程正在訪問同步方法，其餘線程欲要訪問同步方法就被阻塞，直至線程從同步方法返回前喚醒被阻塞線程，其餘線程方可能進入同步方法。

➢ 一個線程在使用的同步方法中時，可能根據問題的須要，必須使用wait()方法使本線程等待，暫時讓出CPU的使用權，並容許其它線程使用這個同步方法。

➢ 線程若是用完同步方法，應當執行notifyAll()方法通知全部因爲使用這個同步方法而處於等待的線程結束等待。

第二部分：實驗部分——線程同步控制

實驗時間 2018-12-10

1、實驗目的與要求

(1) 掌握線程同步的概念及實現技術；

(2) 線程綜合編程練習

2、實驗內容和步驟

實驗1：測試程序並進行代碼註釋。

測試程序1：

1.在Elipse環境下調試教材651頁程序14-7，結合程序運行結果理解程序；

2.掌握利用鎖對象和條件對象實現的多線程同步技術。

 1 package synch;
 2 
 3 import java.util.*;
 4 import java.util.concurrent.locks.*;
 5 
 6 /**
 7 一個銀行有許多銀行賬戶，使用鎖序列化訪問 * @version 1.30 2004-08-01
 8  * @author Cay Horstmann
 9  */
10 public class Bank
11 {
12    private final double[] accounts;
13    private Lock bankLock;
14    private Condition sufficientFunds;
15 
16    /**
17     * 建設銀行。
18     * @param n 帳號
19     * @param initialBalance 每一個帳戶的初始餘額
20     */
21    public Bank(int n, double initialBalance)
22    {
23       accounts = new double[n];
24       Arrays.fill(accounts, initialBalance);
25       bankLock = new ReentrantLock();
26       sufficientFunds = bankLock.newCondition();
27    }
28 
29    /**
30     * 把錢從一個帳戶轉到另外一個帳戶。
31     * @param 從帳戶轉帳
32     * @param 轉到要轉帳的帳戶
33     * @param 請容許我向你轉達
34     */
35    public void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
36    {
37       bankLock.lock();
38       try
39       {
40          while (accounts[from] < amount)
41             sufficientFunds.await();
42          System.out.print(Thread.currentThread());
43          accounts[from] -= amount;
44          System.out.printf(" %10.2f from %d to %d", amount, from, to);
45          accounts[to] += amount;
46          System.out.printf(" Total Balance: %10.2f%n", getTotalBalance());
47          sufficientFunds.signalAll();
48       }
49       finally
50       {
51          bankLock.unlock();
52       }
53    }
54 
55    /**
56     * 獲取全部賬戶餘額的總和。
57     * @return 總餘額
58     */
59    public double getTotalBalance()
60    {
61       bankLock.lock();
62       try
63       {
64          double sum = 0;
65 
66          for (double a : accounts)
67             sum += a;
68 
69          return sum;
70       }
71       finally
72       {
73          bankLock.unlock();
74       }
75    }
76 
77    /**
78     * 獲取銀行中的賬戶數量。
79     * @return 帳號
80     */
81    public int size()
82    {
83       return accounts.length;
84    }
85 }

 1 package synch;
 2 
 3 /**
 4  * 這個程序顯示了多個線程如何安全地訪問數據結構。
 5  * @version 1.31 2015-06-21
 6  * @author Cay Horstmann
 7  */
 8 public class SynchBankTest
 9 {
10    public static final int NACCOUNTS = 100;
11    public static final double INITIAL_BALANCE = 1000;
12    public static final double MAX_AMOUNT = 1000;
13    public static final int DELAY = 10;
14    
15    public static void main(String[] args)
16    {
17       Bank bank = new Bank(NACCOUNTS, INITIAL_BALANCE);
18       for (int i = 0; i < NACCOUNTS; i++)
19       {
20          int fromAccount = i;
21          Runnable r = () -> {
22             try
23             {
24                while (true)
25                {
26                   int toAccount = (int) (bank.size() * Math.random());
27                   double amount = MAX_AMOUNT * Math.random();
28                   bank.transfer(fromAccount, toAccount, amount);
29                   Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random()));
30                }
31             }
32             catch (InterruptedException e)
33             {
34             }            
35          };
36          Thread t = new Thread(r);
37          t.start();
38       }
39    }
40 }

測試程序2：

1.在Elipse環境下調試教材655頁程序14-8，結合程序運行結果理解程序；

2.掌握synchronized在多線程同步中的應用。

 1 package synch2;
 2 
 3 import java.util.*;
 4 
 5 /**
 6  * 具備多個使用同步原語的銀行帳戶的銀行。
 7  * @version 1.30 2004-08-01
 8  * @author Cay Horstmann
 9  */
10 public class Bank
11 {
12    private final double[] accounts;
13 
14    /**
15     * 建設銀行。
16     * @param n 帳號
17     * @param initialBalance 每一個帳戶的初始餘額
18     */
19    public Bank(int n, double initialBalance)
20    {
21       accounts = new double[n];
22       Arrays.fill(accounts, initialBalance);
23    }
24 
25    /**
26     * 把錢從一個帳戶轉到另外一個帳戶。
27     * @param 從帳戶轉帳
28     * @param 轉到要轉帳的帳戶
29     * @param 請容許我向你轉達
30     */
31    public synchronized void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
32    {
33       while (accounts[from] < amount)
34          wait();
35       System.out.print(Thread.currentThread());
36       accounts[from] -= amount;
37       System.out.printf(" %10.2f from %d to %d", amount, from, to);
38       accounts[to] += amount;
39       System.out.printf(" Total Balance: %10.2f%n", getTotalBalance());
40       notifyAll();
41    }
42 
43    /**
44     * 獲取全部賬戶餘額的總和。
45     * @return 總餘額
46     */
47    public synchronized double getTotalBalance()
48    {
49       double sum = 0;
50 
51       for (double a : accounts)
52          sum += a;
53 
54       return sum;
55    }
56 
57    /**
58     * 獲取銀行中的賬戶數量。
59     * @return 
60     */
61    public int size()
62    {
63       return accounts.length;
64    }
65 }

 1 package synch2;
 2 
 3 /**
 4  * 
 5  * 這個程序展現了多個線程如何使用同步方法安全地訪問數據結構。
 6  * @version 1.31 2015-06-21
 7  * @author Cay Horstmann
 8  */
 9 public class SynchBankTest2
10 {
11    public static final int NACCOUNTS = 100;
12    public static final double INITIAL_BALANCE = 1000;
13    public static final double MAX_AMOUNT = 1000;
14    public static final int DELAY = 10;
15 
16    public static void main(String[] args)
17    {
18       Bank bank = new Bank(NACCOUNTS, INITIAL_BALANCE);
19       for (int i = 0; i < NACCOUNTS; i++)
20       {
21          int fromAccount = i;
22          Runnable r = () -> {
23             try
24             {
25                while (true)
26                {
27                   int toAccount = (int) (bank.size() * Math.random());
28                   double amount = MAX_AMOUNT * Math.random();
29                   bank.transfer(fromAccount, toAccount, amount);
30                   Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random()));
31                }
32             }
33             catch (InterruptedException e)
34             {
35             }
36          };
37          Thread t = new Thread(r);
38          t.start();
39       }
40    }
41 }

測試程序3：

1.在Elipse環境下運行如下程序，結合程序運行結果分析程序存在問題；

2.嘗試解決程序中存在問題。

 1 package sdfsd;
 2 
 3 class Cbank
 4 {
 5      private static int s=2000;
 6      public   static void sub(int m)
 7      {
 8            int temp=s;
 9            temp=temp-m;
10           try {
11                  Thread.sleep((int)(1000*Math.random()));
12                }
13            catch (InterruptedException e)  {              }
14               s=temp;
15               System.out.println("s="+s);
16           }
17     }
18 
19 
20 class Customer extends Thread
21 {
22   public void run()
23   {
24    for( int i=1; i<=4; i++)
25      Cbank.sub(100);
26     }
27  }
28 public class Thread3
29 {
30  public static void main(String args[])
31   {
32    Customer customer1 = new Customer();
33   
34    Customer customer2 = new Customer();
35    customer1.start();
36    customer2.start();
37   }
38 }

改進

 1 package sdfsd;
 2 
 3 class Cbank
 4 {
 5      private static int s=2000;
 6      public  synchronized static void sub(int m)
 7      {
 8            int temp=s;
 9            temp=temp-m;
10           try {
11                  Thread.sleep((int)(1000*Math.random()));
12                }
13            catch (InterruptedException e)  {              }
14               s=temp;
15               System.out.println("s="+s);
16           }
17     }
18 
19 
20 class Customer extends Thread
21 {
22   public void run()
23   {
24    for( int i=1; i<=4; i++)
25      Cbank.sub(100);
26     }
27  }
28 
29 public class Thread3
30 {
31  public static void main(String args[])
32   {
33    Customer customer1 = new Customer();
34   
35    Customer customer2 = new Customer();
36    customer1.start();
37    customer2.start();
38   }
39 }

實驗2 編程練習

利用多線程及同步方法，編寫一個程序模擬火車票售票系統，共3個窗口，賣10張票，程序輸出結果相似（程序輸出不惟一，能夠是其餘相似結果）。

Thread-0窗口售：第1張票

Thread-0窗口售：第2張票

Thread-1窗口售：第3張票

Thread-2窗口售：第4張票

Thread-2窗口售：第5張票

Thread-1窗口售：第6張票

Thread-0窗口售：第7張票

Thread-2窗口售：第8張票

Thread-1窗口售：第9張票

Thread-0窗口售：第10張票

 1 public class Demo {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         Mythread mythread = new Mythread();
 4         Thread ticket1 = new Thread(mythread);
 5         Thread ticket2 = new Thread(mythread);
 6         Thread ticket3 = new Thread(mythread);
 7         ticket1.start();
 8         ticket2.start();
 9         ticket3.start();
10     }
11 }
12 
13 class Mythread implements Runnable {
14     int ticket = 1;
15     boolean flag = true;
16 
17     @Override
18     public void run() {
19         while (flag) {
20             try {
21                 Thread.sleep(500);
22             } catch (InterruptedException e) {
23                 // TODO Auto-generated catch block
24                 e.printStackTrace();
25             }
26 
27             synchronized (this) {
28                 if (ticket <= 10) {
29                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口售：第" + ticket + "張票");
30                     ticket++;
31                 }
32                 if (ticket > 10) {
33                     flag = false;
34                 }
35             }
36         }
37     }
38 
39 }