201521123038 《Java程序设计》 第十一周学习总结

201521123038 《Java程序设计》 第十一周学习总结

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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。

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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）？

• 互斥访问:Lock
• 同步访问:Condition,需要搭配Lock

用PTA上的题目进行修改：

class Account
{
	private int balance;

	private Lock lock=new ReentrantLock();
	private Condition condition=lock.newCondition();

	public int getBalance() {
		return balance;
	}

	public void setBalance(int balance) {
		this.balance = balance;
	}
	public Account(int balance)
	{
		setBalance(balance);
	}
	public void deposit(int money)
	{
		lock.lock();
		try
		{
			this.balance=balance+money;
			condition.signalAll();
		}finally{
			lock.unlock();
		}

	}
	public void withdraw(int money)
	{
		lock.lock();
		try
		{
			if(balance<money){
				try
				{
					condition.await();
				}catch(Exception e)
				{

				}
			}
		}finally{
			lock.unlock();
		}
	}
}

1.2 同步代码块与同步方法有何区别？

• 同步方法是对某个方法加锁，同步代码块是对某个方法内部的某段代码加锁，同步代码块可以比同步方法控制范围更具体
• 同步方法

	synchronized void fun(){}

或：

	void fun(){
		synchronized（this){}
	}

• 同步代码块

	void fun(){
 		synchronized(某个对象){}
	}

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？

• 当一个资源可以被任意使用，那么可能会造成混乱。现在对一个资源加上锁，当这个资源被A使用的时候，资源上锁，当A使用完解锁。假设A正在使用，当B想使用这个资源，则必须要等A使用完之后，B才可以使用这个资源。

	public synchronized void withdraw(int money)
	{
		 if(balance-money>=0)
		    this.balance=balance-money;
		 else balance=balance-money;
		 if(balance<0)
		        throw new IllegalStateException(balance+"");				

	}

模拟银行存取钱系统，可能有多个线程通过withdraw方法同时取钱，如果不加锁会造成混乱。假设线程A正在进行取钱操作，方法withdraw上锁，B,C要进行该操作需要等待，A取钱完毕，withdraw解锁，线程B调用该方法，withdraw再次上锁...

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？

• 一般线程的wait(),notify()
• Condition中，用await()替换wait()，用signal()替换notify()，用signalAll()替换notifyAll()
• 同步访问一般都要放到synchronized方法或者代码块中是为了防止多个线程同步访问一个资源时造成冲突，例：银行取钱

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2.交替执行

实验总结（不管有没有做出来）

• 尝试1：在Worker1和Worker2中直接for(int i=0;i<repo.getSize();i+=2)进行交替操作，运行成功，PTA运行超时。
• 尝试2：设flag,通过flag进行交替操作，只能输出两行，即第一次执行的交替操作。是因为在Worker1和Worker2中有自己的属性:private Repo repo.在构造函数中执行this.repo=repo后，这两个类中的repo属性互不相干，在写代码的时候没有考虑到这一点，执行后续操作对另一个类的后续操作不会造成影响。后来把这部分内容移到Repo类中，新建两个任务函数，可以运行成功。
• 要注意wait()和notify()的使用位置
• 明确知道下一个要唤醒的线程时，尽可能使用notify()而非notifyAll()，notifyAll将唤醒所有线程。

（附）Java的wait(), notify()和notifyAll()使用小结

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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)

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4.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？

不正常，除了0以外还出现过剩余10个货物的情况。add和remove方法都用到了synchronized，但在处理过程中并未用到wait()和notify()进行处理。所以只能保证线程间不互斥，但这两个线程同时工作的时候不能保证运行结果。

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

4.3 选做：使用Lock与Condition对象解决该问题。

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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)

• 线程安全针对的是多线程对共享资源的访问。线程安全是要防止某个方法或者代码块同时被多个线程访问。如果这个资源不加任何防范措施地被多个线程同时访问，可能会因为每个线程的运行速率导致最后的结果不同。一般要对这个资源进行互斥和同步访问操作，保证每次只能有一个线程在访问。这样用多线程处理某个问题的时候能保证最后结果的稳定性。

	public synchronized void withdraw(int money){
		... ...//存款小于取款时不取钱
	}

用withdraw举例,假设余额100,A,B同时取60,70。未用synchronized，余额可能是40或30,此时的结果不唯一，线程是不安全的。在用synchronized进行保护后，能保证最后的余额是A取完钱之后的余额40，能保证B不能成功取款，结果唯一，线程安全。

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6.选做：实验总结

6.1 4-8（CountDownLatch）实验总结

• CountDownLatch是一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。
• FixedThreadPool()可控制同时执行的线程数
  
  （附）线程池

6.2 4-9（集合同步问题）实验总结

• Collections.synchronizedList可以处理多个线程访问一个ArrayList时，对ArrayList进行修改而需要考虑的线程安全问题。

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

• Runnable接口中的public void run()方法无返回值
• Callable接口中的call()方法有返回值

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7.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

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？

7.3 使用Condition解决生产者、消费者问题。

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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

3.2 截图多线程PTA提交列表