201871010128-杨丽霞《面向对象程序设计（java）》第十七周学习总结

项目	内容
这个作业属于哪个课程	https://www.cnblogs.com/nwnu-daizh/
这个作业的要求在哪里	https://www.cnblogs.com/nwnu-daizh/p/12073034.html
作业学习目标	(1) 理解和掌握线程的优先级属性及调度方法； (2) 掌握线程同步的概念及实现技术； (3) Java线程综合编程练习

随笔博文正文内容包括：

第一部分：总结线程同步技术（10分）

一、 Java线程调度与优先级

Java提供一个线程调度器来监视和控制Runnable状态的线程。线程的调度策略采用抢占式，优先级高的线程比优先级低的线程优先执行。在优先级相同的情况下，按照“先到先服务”的原则。

每个Java程序都有一个默认的主线程，就是通过JVM启动的第一个线程。对于应用程序，主线程执行的是main()方法。对于Applet主线程是指浏览器加载并执行小应用程序的那一个线程。

子线程是由应用程序创建的线程。

还有一种线程称为守护现成（Daemon），这是一种用于监视其他线程工作的服务线程，优先级为最低。

二、线程同步：

1、使用synchronized关键字由于java的每个对象都有一个内置锁，当用此关键字修饰方法时，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。

注： synchronized关键字也可以修饰静态方法，此时如果调用该静态方法，将会锁住整个类。同步是一种高开销的操作，因此应该尽量减少同步的内容。通常没有必要同步整个方法，使用synchronized代码块同步关键代码即可。

同步方法:给一个方法增加synchronized修饰符之后就可以使它成为同步方法，这个方法可以是静态方法和非静态方法，但是不能是抽象类的抽象方法，也不能是接口中的接口方法。

2、wait和notify

wait():使一个线程处于等待状态，并且释放所持有的对象的lock。

sleep():使一个正在运行的线程处于睡眠状态，是一个静态方法，调用此方法要捕捉InterruptedException异常。

notify():唤醒一个处于等待状态的线程，注意的是在调用此方法的时候，并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程，而是由JVM确定唤醒哪个线程，而且不是按优先级。

3、Allnotity():唤醒所有处入等待状态的线程，注意并不是给所有唤醒线程一个对象的锁，而是让它们竞争。

使用特殊域变量volatile实现线程同步

a.volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制

b.使用volatile修饰域相当于告诉虚拟机该域可能会被其他线程更新

c.因此每次使用该域就要重新计算，而不是使用寄存器中的值

d.volatile不会提供任何原子操作，它也不能用来修饰final类型的变量

三、对象锁也叫方法锁，是针对一个对象实例的，它只在该对象的某个内存位置声明一个标识该对象是否拥有锁，所有它只会锁住当前的对象，而并不会对其他对象实例的锁产生任何影响，不同对象访问同一个被synchronized修饰的方法的时候不会阻塞　

创建一个类,synchronized修饰普通方法,即为对象锁,那么这个时候,多个线程访问同一个对象实例的这个方法时,是会同步的,并且只有一个线程执行完,另一个线程才会执行。

java的对象锁和类锁：java的对象锁和类锁在锁的概念上基本上和内置锁是一致的，但是，两个锁实际是有很大的区别的，对象锁是用于对象实例方法，或者一个对象实例上的，类锁是用于类的静态方法或者一个类的class对象上的。我们知道，类的对象实例可以有很多个，但是每个类只有一个class对象，所以不同对象实例的对象锁是互不干扰的，但是每个类只有一个类锁。但是有一点必须注意的是，其实类锁只是一个概念上的东西，并不是真实存在的，它只是用来帮助我们理解锁定实例方法和静态方法的区别的

第二部分：实验部分

实验1：测试程序1（5分）

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.*;
 
/**
 * 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;     //存储账户的数组
   private Lock bankLock;               //属性对象，两个与同步控制的标准类
   private Condition sufficientFunds;   //条件对象
//
   /**
    * Constructs the bank.
    * @param n the number of accounts
    * @param initialBalance the initial balance for each account
    */
   public Bank(int n, double initialBalance)            //Bank构造器，两个入口参数
   {
      accounts = new double[n];
      Arrays.fill(accounts, initialBalance);
      bankLock = new ReentrantLock();                   //构建一个可以被用来保护临界区的可重入锁。
      sufficientFunds = bankLock.newCondition();        //返回一个与该锁有关的条件对象
   }
 
   /**
    * 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    //同行之间的转账操作
   {
      bankLock.lock();     //加锁操作
      try
      {
         while (accounts[from] < amount)    //当账户余额不足时
            sufficientFunds.await();  //把该线程放在条件的等待集中，当前线程被阻塞，并且放弃了锁
         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();    //解除全部被阻塞的线程
      }
      finally
      {
         bankLock.unlock();             //释放这个锁
      }
   }
 
   /**
    * Gets the sum of all account balances.
    * @return the total balance
    */
   public double getTotalBalance()     //使用了公共资源
   {
      bankLock.lock();                  //加锁操作
      try
      {
         double sum = 0;
 
         for (double a : accounts)
            sum += a;
 
         return sum;
      }
      finally
      {
         bankLock.unlock();    //释放该锁
      }
   }
 
   /**
    * Gets the number of accounts in the bank.
    * @return the number of accounts
    */
   public int size()
   {
      return accounts.length;
   }
}

 1 package synch;
 2  
 3 /**
 4  * This program shows how multiple threads can safely access a data structure.
 5  * @version 1.31 2015-06-21
 6  * @author Cay Horstmann
 7  */
 8 public class SynchBankTest
 9 {   //常量的定义
10    public static final int NACCOUNTS = 100;
11    public static final double INITIAL_BALANCE = 1000;
12    public static final double MAX_AMOUNT = 1000;
13    public static final int DELAY = 10;
14     
15    public static void main(String[] args)
16    {
17       Bank bank = new Bank(NACCOUNTS, INITIAL_BALANCE);
18       for (int i = 0; i < NACCOUNTS; i++)
19       {
20          int fromAccount = i;
21          Runnable r = () -> {                //Runnable接口实现创建线程
22             try
23             {
24                while (true)
25                {
26                   int toAccount = (int) (bank.size() * Math.random());   //随机函数产生
27                   double amount = MAX_AMOUNT * Math.random();            //随机函数产生MAX_AMOUNT个随机数
28                   bank.transfer(fromAccount, toAccount, amount);         //调用transfer方法在同行之间进行转账
29                   Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random()));           //随机睡眠时间DELAY
30                }
31             }
32             catch (InterruptedException e)
33             {
34             }            
35          };
36          Thread t = new Thread(r);  //创建一个线程
37          t.start();                 //该线程开始工作
38       }
39    }
40 }

运行截图：

实验1：测试程序2（5分）

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.*;
 
/**
 * 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();//在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，导致当前线程等待
      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());
      notifyAll();//唤醒在此对象监视器上等待的所有线程
   }
 
   /**
    * 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
{   //常量的定义
   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 = () -> { //Runnable接口创建线程
            try
            {
               while (true)
               {
                  int toAccount = (int) (bank.size() * Math.random());      //随机函数
                  double amount = MAX_AMOUNT * Math.random();      //产生 1000个随机数
                  bank.transfer(fromAccount, toAccount, amount);   //transfer方法在同行之间进行转账
                  Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random()));     //随机产生0-10毫秒之间的一个数，调用sleep方法睡眠。
               }
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
            }
         };
         Thread t = new Thread(r);       //新建一个线程
         t.start();               //调用start方法开启线程
      }
   }
}

运行截图：

实验1：测试程序3（5分）

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；

尝试解决程序中存在问题

 1 class Cbank
 2 {
 3      private static int s=2000;
 4      public   static void sub(int m)
 5      {
 6            int temp=s;
 7            temp=temp-m;
 8           try {
 9      Thread.sleep((int)(1000*Math.random()));
10    }
11            catch (InterruptedException e)  {              }
12           s=temp;
13           System.out.println("s="+s);
14   }
15 }
16  
17  
18 class Customer extends Thread
19 {
20   public void run()
21   {
22    for( int i=1; i<=4; i++)
23      Cbank.sub(100);
24     }
25  }
26 public class Thread3
27 {
28  public static void main(String args[])
29   {
30    Customer customer1 = new Customer();
31    Customer customer2 = new Customer();
32    customer1.start();
33    customer2.start();
34   }
35 }

运行截图：

修改后代码：

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();
  }
}

运行截图：

实验2：结对编程练习包含以下4部分（10分）

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

1) 程序设计思路简述；

火车票售票系统，售票时窗口0、1、2一起工作，利用线程同步技术实现。

2) 符合编程规范的程序代码；

package Test

class Ticketsthread implements Runnable {
    public static final int DELAY = 1000;
    int t = 1;
    boolean flag = true;

    public void run() {
        while (flag) {
            try {
                Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random()));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (this) {
                if (t <= 10) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口售：第" + t + "張票");
                    t++;
                }
                if (t > 10) {
                    flag = false;
                }
            }
        }

    }
}

public class TicketsTest {
    public static void main(String[] args) {
        Ticketsthread th = new Ticketsthread();
         new Thread(th).start();
         new Thread(th).start();
         new Thread(th).start();
        
    }
}

3)程序运行功能界面截图；

实验总结：（5分）

本周学习了线程技术，了解了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。.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。锁对象与条件对象：用ReentrantLock保护代码块、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。

原文地址：https://www.cnblogs.com/ylxzjh/p/12088397.html