201521123064 《Java程序设计》第11周学习总结

1. 本章学习总结

  • 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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① 定义Thread类的子类,覆盖Thread类的run()方法,然后创建该子类的实例(一般不用该方法,开销大。

② 定义实现Runnable接口的类,实现它的run()方法,然后将这个类的实例作为Thread的构造方法的参数,创建Thread类的实例(常用)

Runnable不是线程,只有Thread是线程。必须将实现Runnable的类的对象放入Thread中,才能在线程中运行。

③ Runnable不是线程,只有Thread是线程。必须将实现Runnable的类的对象放入Thread中,才能在线程中运行。将Runnable看作一项任务,而非线程。

④ Future接口实现起来太麻烦,可以直接使用其实现类FutureTask。

FutureTask类实现了RunnableFuture接口RunnableFuture继承了Runnable接口和Future接口

所以: FutureTask可以作为Runnable被线程执行,又可以作为Future得到Callable的返回值

2. 书面作业

本次作业题集多线程

  • 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)?

答:还能使用Lock和Condition对象。以PTA作业为例,对Account类的deposit和withdraw方法进行修改。相关代码如下 ↓

	public void deposit(int money) {
lock.lock();
try {
this.balance += money;
condition.signal();
} finally {
lock.unlock();
}
}
	public void withdraw(int money) {
lock.lock();
try {
while (this.balance - money < 0) {
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
this.balance -= money;
condition.signal();
} finally {
lock.unlock();
}
}
  • 1.2 同步代码块与同步方法有何区别?

答:参考PPT ↓

    //同步方法
public static synchronized void addId() {
id++;
}

① 有synchronized关键字修饰的方法叫同步方法,此时内置锁会保护整个方法。在调用该方法前,需要获得内置锁,否则就处于阻塞状态。

    //同步代码块
public static void addId() {
synchronized(Counter.class){//代表Counter类型的对象
id++;
}
}

② 有synchronized关键字修饰的语句块叫同步代码块。被该关键字修饰的语句块会自动被加上内置锁,从而实现同步。

参考:同步方法和同步代码块的区别

  • 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?

答:在某一时刻只能有一个线程获得某个资源的锁,获得锁后才可访问该资源,其他线程只能等到该资源被解锁后才可获得这个锁。

例如:

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① t1获得id的锁,然后读取id的值,此时t2等待;

② t1将所取的id值+1;

③ t1将运算后的值再赋值给id,id的锁被解锁资源释放;

④ t2获得id的锁,然后读取id的值,此时t1等待;

⑤ t2将所取的id值-1;

⑥ t2将运算后的值再赋值给id,id的锁被解锁资源释放;

  • 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?

答:① 可以使用wait () 和notify()/notifyAll()方法或者Condition对象来实现线程之间的通信。

② 同步访问放到synchronized方法或者代码块中,是为了防止多个线程访问同一资源而引起冲突。

  • Q2:交替执行

    实验总结(不管有没有做出来)

答:本题共建立3个类:RepoWorker1Worker2。两个Worker类都接入Runable接口,并且属性和方法都类似。重点在于Repo类,在类中定义Finish1方法和Finish2方法,并且用synchronized关键词修饰。下面贴上Finish1方法的代码!

	public synchronized void Finish1() {
while (flag) {
try {
wait();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
if (this.i != this.Size) {
flag = true;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finish" + " " + Items[i++]);
notify();
}
}

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只需将两个方法都用synchronized修饰即可。

  • 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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  • 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?

答:结果不正常,每次的结果都不一定,如图...

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因为Producer和Consumer的速度不一致,所以可能导致仓库所剩货物不为0,或是资源浪费的情况。

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

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运行结果:

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  • 4.3 选做:使用Lock与Condition对象解决该问题。

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  • 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)

答:线程安全就是线程同步的意思。如果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。

例如这个Counter类,synchronized关键字使得线程同步,每次运行的结果都为0。

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参考:什么是线程安全?

  • Q6:选做:实验总结
  • 6.1 4-8(CountDownLatch)实验总结。

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CountDownLatch是一个倒计数的锁存器,当计数减至0时触发特定的事件。利用这种特性,可以让主线程等待子线程的结束。

参考:什么时候使用CountDownLatch

3. 码云上代码提交记录及PTA实验总结

题目集:多线程(4-4到4-10)

3.1. 码云代码提交记录

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3.2. 截图多线程PTA提交列表

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