201771010124 王海珍 《面向对象设计 java》第十七周实验总结

时间  2020-08-30
标签 面向对象设计 java 第十七 实验 总结 栏目 软件设计 繁體版
原文   原文链接

1、理论部分java

一、多线程并发执行中的问题sql

◆多个线程相对执行的顺序是不肯定的。编程

◆线程执行顺序的不肯定性会产生执行结果的不肯定性。安全

◆在多线程对共享数据操做时经常会产生这种不肯定性。数据结构

二、线程的同步多线程

-多线程并发运行不肯定性问题解决方案：引入线程同步机制，使得另外一线程要使用该方法，就只能等待。并发

- 在Java中解决多线程同步问题的方法有两种：dom

- Java SE 5.0中引入ReentrantLock类ide

- 在共享内存的类方法前加synchronized修饰符。学习

……

public synchronized static void sub(int m)

……

（1）解决方案一：锁对象与条件对象

用ReentrantLock保护代码块的基本结构以下：

myLock.lock();

try {

     critical section

}

finally

{

     myLock.unlock(); 

}

有关锁对象和条件对象的关键要点:

➢ 锁用来保护代码片断，保证任什么时候刻只能有一个线程执行被保护的代码。

➢ 锁管理试图进入被保护代码段的线程。

➢ 锁可拥有一个或多个相关条件对象。 ➢ 每一个条件对象管理那些已经进入被保护的代码段但还不能运行的线程。

（2）解决方案二： synchronized关键字

synchronized关键字做用：

➢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，其余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，其余线程方可能进入同步方法。

三、在同步方法中使用wait()、notify 和notifyAll()方法

➢ 一个线程在使用的同步方法中时，可能根据问题的须要，必须使用wait()方法使本线程等待，暂时让出CPU的使用权，并容许其它线程使用这个同步方法。

➢ 线程若是用完同步方法，应当执行notifyAll()方法通知全部因为使用这个同步方法而处于等待的线程结束等待。

2、实验部分

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。

package synch;

import java.util.*;
import java.util.concurrent.locks.*;

/**
 * 一种拥有许多银行账户的银行，它使用锁来序列化访问。
 * @version 1.30 2004-08-01
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Bank
{
   private final double[] accounts;
   private Lock bankLock;
   private Condition sufficientFunds;

   /**
    *构建了银行。
    * @param 帐户数量
    * @param 每一个帐户的初始余额
    */
   public Bank(int n, double initialBalance)
   {
      accounts = new double[n];
      Arrays.fill(accounts, initialBalance);
      bankLock = new ReentrantLock();
      sufficientFunds = bankLock.newCondition();
   }

   /**
    * 把钱从一个帐户转到另外一个帐户。
    * @param 从帐户转出
    * @param 到帐转到
    * @param 转账金额
    */
   public void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
   {
      bankLock.lock();
      try
      {
         while (accounts[from] < amount)
         sufficientFunds.await();//注释掉以后产生死锁现象，都在等待
         System.out.print(Thread.currentThread());
         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.signalAll();//注释掉以后产生死锁现象，都在等待
      }
      finally
      {
         bankLock.unlock();
      }
   }

   /**
    *获取全部账户余额的总和。
    * @return 总平衡
    */
   public double getTotalBalance()//为何只须要加锁不须要设置对象？没有任何执行不下去的缘由，就不须要条件对象。
   {
      bankLock.lock();
      try
      {
         double sum = 0;

         for (double a : accounts)
            sum += a;

         return sum;
      }
      finally
      {
         bankLock.unlock();
      }
   }

   /**
    * 获取银行中的账户编号。
    * @return 帐户数量
    */
   public int size()
   {
      return accounts.length;
   }
}

 

package synch;
/**
 * 这个程序展现了多线程如何安全地访问数据结构。
 * @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();
      }
   }
}

 测试结果以下所示

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。

 

package synch2;

import java.util.*;

/**
 * 使用同步原语的具备多个银行账户的银行
 * @version 1.30 2004-08-01
 * @author Cay Horstmann
 */
public class Bank
{
   private final double[] accounts;

   /**
    * 构建了银行。
    * @param  帐户数量
    * @param 每一个帐户的初始余额
    */
   public Bank(int n, double initialBalance)
   {
      accounts = new double[n];
      Arrays.fill(accounts, initialBalance);
   }

   /**
    * 把钱从一个帐户转到另外一个帐户。
    * @param 从帐户转出
    * @param 到帐转到
    * @param 转账金额
    */
   public synchronized void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
   {
      while (accounts[from] < amount)
         wait();//Object类
      System.out.print(Thread.currentThread());
      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());
      notifyAll();
   }
   /**
    *获取全部账户余额的总和。
    * @return 总平衡
    */
   public synchronized double getTotalBalance()
   {
      double sum = 0;

      for (double a : accounts)
         sum += a;

      return sum;
   }

   /**
    * 获取银行中的账户编号。
    * @return 帐户数量
    */
   public int size()
   {
      return accounts.length;
   }
}

 

package synch2;

/**
 * 这个程序展现了多线程如何安全地访问一个数据结构，使用同步方法。
 * @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();
      }
   }
}

 测试结果以下所示

测试程序3：

l 在Elipse环境下运行如下程序，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();

  }

}

存在问题：两个线程各作各的

实验结果以下图所示：

 

修改以后以下

import javax.sql.rowset.spi.SyncFactory;

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();
  }
}

 结果以下所示

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，程序输出结果相似（程序输出不惟一，能够是其余相似结果）。

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

 

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Mythread mythread = new Mythread();
        Thread ticket1 = new Thread(mythread);
        Thread ticket2 = new Thread(mythread);
        Thread ticket3 = new Thread(mythread);
        ticket1.start();
        ticket2.start();
        ticket3.start();
    }
}

class Mythread implements Runnable {
    int ticket = 1;
    boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        while (flag) {
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }

            synchronized (this) {
                if (ticket <= 10) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口售：第" + ticket + "张票");
                    ticket++;
                }
                if (ticket > 10) {
                    flag = false;
                }
            }
        }
    }

}

 

 结果以下所示

第三部分   实验总结

   本次实验是java的最后一次实验，相比来讲比前面的实验相对简单，并且牛百泉学长也将最后一个编程题给咱们演示了一遍，因此此次的实验作起来也是较为简单的。本学期的java实验课也就此结束了，丛中也学习到了好多，牛学长真的是至关的优秀，也给咱们教了不少的东西，在此谢谢他不厌其烦的为咱们答疑解惑。

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