王颖奇 20171010129《面向对象程序设计(java)》第十七周学习总结
实验十七 线程同步控制
实验时间 2018-12-10
学习总结:
1.Java通过多线程的并发运行提高系统资源利用 率,改善系统性能。
2.假设有两个或两个以上的线程共享 某个对象,每个线程都调用了改变该对象类状态的方法,就会引起的不确定性。
3.多线程并发执行中的问题
◆多个线程相对执行的顺序是不确定的。
◆线程执行顺序的不确定性会产生执行结果的不确定性。
◆在多线程对共享数据操作时常常会产生这种不确定性。
4.多线程并发运行不确定性问题解决方案:引入线程同步机制。
5.(1)锁对象与条件对象
用ReentrantLock保护代码块的基本结构如下:
myLock.lock();
try { critical section }
finally{
myLock.unlock();
}
(2)synchronized关键字
synchronized关键字作用:
➢ 某个类内方法用synchronized 修饰后,该方 法被称为同步方法;
➢ 只要某个线程正在访问同步方法,其他线程 欲要访问同步方法就被阻塞,直至线程从同 步方法返回前唤醒被阻塞线程,其他线程方 可能进入同步方法。
具体用法参考博客:https://blog.csdn.net/sinat_32588261/article/details/72880159
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。
代码:
- package synch;
- import java.util.*;
- import java.util.concurrent.locks.*;
- /**
- * A bank with a number of bank accounts that uses locks for serializing access.
- * @version 1.30 2004-08-01
- * @author Cay Horstmann
- */
- public class Bank
- {
- private final double[] accounts;//银行运转的基本数据
- private Lock bankLock;//锁对象
- private Condition sufficientFunds;//
- /**
- * Constructs the bank.
- * @param n the number of accounts
- * @param initialBalance the initial balance for each account
- */
- public Bank(int n, double initialBalance)
- {
- accounts = new double[n];
- Arrays.fill(accounts, initialBalance);
- bankLock = new ReentrantLock();
- sufficientFunds = bankLock.newCondition();
- }
- /**
- * Transfers money from one account to another.
- * @param from the account to transfer from
- * @param to the account to transfer to
- * @param amount the amount to transfer
- */
- public void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
- {
- bankLock.lock();
- try
- {//锁对象的引用条件对象
- while (accounts[from] < amount)
- sufficientFunds.await();
- System.out.print(Thread.currentThread());//打印出线程号
- 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.signal();
- }
- finally
- {
- bankLock.unlock();
- }
- }
- /**
- * Gets the sum of all account balances.
- * @return the total balance
- */
- public double getTotalBalance()
- {
- bankLock.lock();//加锁
- try
- {
- double sum = 0;
- for (double a : accounts)
- sum += a;
- return sum;
- }
- finally
- {
- bankLock.unlock();//解锁
- }
- }
- /**
- * Gets the number of accounts in the bank.
- * @return the number of accounts
- */
- public int size()
- {
- return accounts.length;
- }
- }
- package synch;
- /**
- * This program shows how multiple threads can safely access a data structure.
- * @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();
- }
- }
- }
运行结果:
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。
代码:
- package synch2;
- import java.util.*;
- /**
- * A bank with a number of bank accounts that uses synchronization primitives.
- * @version 1.30 2004-08-01
- * @author Cay Horstmann
- */
- public class Bank
- {
- private final double[] accounts;
- /**
- * Constructs the bank.
- * @param n the number of accounts
- * @param initialBalance the initial balance for each account
- */
- public Bank(int n, double initialBalance)
- {
- accounts = new double[n];
- Arrays.fill(accounts, initialBalance);
- }
- /**
- * Transfers money from one account to another.
- * @param from the account to transfer from
- * @param to the account to transfer to
- * @param amount the amount to transfer
- */
- public synchronized void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
- {
- while (accounts[from] < amount)
- wait();//导致线程进入等待状态直到它被通知。该方法只能在一个同步方法中调用。
- System.out.print(Thread.currentThread());//打印出线程号
- accounts[from] -= amount;
- System.out.printf(" %10.2f from %d to %d", amount, from, to);//第一个打印结果保留两位小数(最大范围是十位),
- accounts[to] += amount;
- System.out.printf(" Total Balance: %10.2f%n", getTotalBalance());
- notifyAll();//解除那些在该对象上调用wait方法的线程阻塞状态。该方法只能在同步方法或同步块内部调用。
- }
- /**
- * Gets the sum of all account balances.
- * @return the total balance
- */
- public synchronized double getTotalBalance()
- {
- double sum = 0;
- for (double a : accounts)
- sum += a;
- return sum;
- }
- /**
- * Gets the number of accounts in the bank.
- * @return the number of accounts
- */
- public int size()
- {
- return accounts.length;
- }
- }
- package synch2;
- /**
- * This program shows how multiple threads can safely access a data structure,
- * using synchronized methods.
- * @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();
- }
- }
- }
运行结果:
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(); } } |
存在的问题:
两个线程各自运行自己的
运行的预期结果应该为:
最终的s=1200
更正思路:
增加语句
synchronized
代码:
- package demo;
- 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();
- }
- }
运行结果:
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 ThreadTest;
- public class Demo {
- 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;
- public void run() {
- // TODO Auto-generated method stub
- while (flag) {
- try {
- Thread.sleep(500);
- } catch (Exception e) {
- // TODO: handle exception
- e.printStackTrace();
- }
- synchronized (this) {
- if (t <= 10) {
- System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口售:第" + t + "张票");
- t++;
- }
- if (t > 10) {
- flag = false;
- }
- }
- }
- }
- }
运行结果:
代码:
- package ThreadTest;
- public class Demo1 extends Thread {
- static int t = 1;
- public void run() {
- synchronized (this) {
- while (t <= 10) {
- if (t <= 10) {
- System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口售:第" + t + "张票");
- t++;
- } else {
- System.out.println("票卖完了");
- }
- }
- try {
- sleep(500);
- } catch (InterruptedException e) {
- // TODO Auto-generated catch block
- e.printStackTrace();
- }
- }
- }
- public static void main(String[] args) {
- Demo1 window1 = new Demo1();
- Demo1 window2 = new Demo1();
- Demo1 window3 = new Demo1();
- window1.start();
- window2.start();
- window3.start();
- }
- }
运行结果:
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