201521123081《java程序设计》 第11周学习总结

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。

参考资料：XMind

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2. 书面作业

本次PTA作业题集 多线程

Q1. 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）？

//使用lock和Condition对象
public void deposit(int money) {
	lock.lock();
	try {
		balance += money;
		condition.signalAll();
	} finally {
		lock.unlock();
	}
}

public void withdraw(int money) {
	lock.lock();
	try {
		while (getBalance() <= 0) {
			try{
			condition.await();
			}catch(InterruptedException e){
				throw new RuntimeException(e);
			}
		}
		balance -= money;
	} finally {
		lock.unlock();
	}
}

1.2 同步代码块与同步方法有何区别？

• 同步代码块锁定的是方法中的部分代码，而同步方法锁定了整个方法；
• 前者较后者范围较小，使用起来更加灵活。

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 在一个线程访问临界资源时，为该资源上锁，防止在同一时间被其它线程一同访问。直到当前线程退出，为临界资源解锁，使得其它线程可以继续访问，依此进行。

//以之前的TestUnSynchronizedThread.java为例
//两个线程a、b同时执行下列语句
public static void addId(){
    id++;//给的id初始值为0。
}

//a线程读取id值为0，并做自加操作，得到1，这时还未将1写回id；
//b线程执行，读取id值为0，同上得到1；
//a、b分别将值写回id，为1，并非2。

• 而如果使用synchronized同步代码块或者同步方法时
  
  a线程获取id的锁，读取id值为0，做自加操作，得到1；
  
  a线程写回id的值为1，资源id解锁释放；
  
  b线程获取id的锁，读取id值为1，做自加操作，得到2；
  
  b线程写回id的值为2，资源id解锁释放。
• a线程执行时，b线程处于wait队列。
• 多个线程类似。

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？

• 使用Object的wait()、notify()或notifyAll()，在思维导图中有提及。
• 防止多个线程访问同一临界资源而引起冲突。

Q2. 交替执行

实验总结（不管有没有做出来）

• 使用synchronized方法，配合wait()、notify()以及通过if(getSize() > 0)判断来改变boolean变量flag的值，从而实现线程交替。

Q3. 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

Q4. 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？

• 经过多次运行，发现结果不正常，并不一直是剩0个货物；
• 问题如思维导图中提及的，即供大于求或供不应求。
• 因为生产者与消费者的速率不一致，比如生产者的生产速率大于消费者的消费速率，使得消费者来不及取数据；消费者的消费速率大于生产者的生产速率的话，消费者可能取不到数据。因此出现不为0的情况。
• 应该在public synchronized void add(String t)和public synchronized void remove()的方法体中加上有wait()和notify()函数来实现线程之间的合作。

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。

Q5. 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)

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。

------摘自《什么是线程安全》

• 可以往回看下本周1.3

Q6. 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。

Q7. 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。

Q8. 选做：编写一段代码，证明你会使用ForkJoinPool？

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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

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

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4.选做：课外阅读

4.1 Questions and Exercises: Concurrency，学习总结。

4.2 Java多线程之Executor、ExecutorService、Executors、Callable、Future与FutureTask

4.3 线程池，这一篇或许就够了

4.4 Java 8 Concurrency Tutorial: Threads and Executors