东文财201771010106《面向对象程序设计（java）》17

《面向对象程序设计（java）》第十七周学习总结 

一.理论部分

1.程序与进程：

    程序是一段静态的代码，它是应用程序执行的蓝本。

    进程是程序的一次动态执行，它对应了从代码加载、执行至执行完毕的一个完整过程。

2.多线程

    多线程是进程执行过程中产生的多条执行线索。

3.进程：

    线程是比进程执行更小的单位。线程不能独立存在，必须存在于进程中，同一进程的各线程间共享进程空间的数据。每个线程有它自身的产生、存在和消亡的过程， 是一个动态的概念。线程创建、销毁和切换的负荷远小于进程，又称 为轻量级进程（lightweight process）。

4.Java实现多线程：

    -创建Thread类的子类

    -在程序中定义实现Runnable接口的类

5.用Thread类的子类创建线程：

    首先需从Thread类派生出一个子类，在该子类中 重写run()方法。

        class hand extends Thread { public void run() {……} }

    然后用创建该子类的对象

        Lefthand left=new Lefthand();

        Righthand right=new Righthand();

    最后用start()方法启动线程

        left.start();

        right.start();

6.用Runnable()接口实现线程

    首先设计一个实现Runnable接口的类；

    然后在类中根据需要重写run方法；

    再创建该类对象，以此对象为参数建立Thread 类的对象；

    调用Thread类对象的start方法启动线程，将 CPU执行权转交到run方法。

7.线程的终止

8、测试线程是否被中断的方法

Java提供了几个用于测试线程是否被中断的方法。

-static boolean interrupted()

– 检测当前线程是否已被中断 ，并重置状态 “interrupted”值为false。 

-boolean isInterrupted()

– 检测当前线程是否已被中断 ，不改变状态 “interrupted”值 。

9、线程的状态

    -利用各线程的状态变换，可以控制各个线程轮流使用CPU，体现多线程的并行性特征。 

    -线程有如下7种状态：

         New (新建)

    Runnable (可运行)

    Running(运行)

    Blocked (被阻塞)

    Waiting (等待)

    Timed waiting (计时等待) 

    Terminated (被终止)

10、新创建线程

    -new（新建）

        线程对象刚刚创建，还没有启动，此时线程还处于不可运行状态。例如: Thread thread=new Thread(r); 此时线程thread处于新建状态，有了相应的内存空间以及其它资源。

11、可运行线程

   - runnable（可运行状态)

         此时线程已经启动，处于线程的run()方法之中。

         此时的线程可能运行，也可能不运行，只要 CPU一空闲，马上就会运行。

         调用线程的start()方法可使线程处于“可运行”状态。例如： thread.start();

12、被阻塞线程和等待线程

    - blocked (被阻塞)

         一个正在执行的线程因特殊原因，被暂停执行， 进入阻塞状态。

        阻塞时线程不能进入队列排队，必须等到引起阻塞的原因消除，才可重新进入排队队列。

        引起阻塞的原因很多，不同原因要用不同的方法解除。

    -sleep(),wait()是两个常用引起线程阻塞的方法。

13、线程阻塞的三种情况

    - 等待阻塞 -- 通过调用线程的wait()方法，让线程等待某工作的完成。

    - 同步阻塞 -- 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态。

    -其他阻塞 -- 通过调用线程的sleep()或join() 或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态。当 sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超 时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

14、被终止的线程

    Terminated (被终止) 线程被终止的原因有二：

        一是run()方法中最后一个语句执行完毕而自然死亡。

        二是因为一个没有捕获的异常终止了run方法而意外死亡。

         可以调用线程的 stop 方 法 杀 死 一 个 线 程（thread.stop();)，但是，stop方法已过时， 不要在自己的代码中调用它。

15、多线程调度

    -Java 的线程调度采用优先级策略:

         优先级高的先执行，优先级低的后执行；

        多线程系统会自动为每个线程分配一个优先级，缺省时，继承其父类的优先级；

        任务紧急的线程，其优先级较高；

        同优先级的线程按“先进先出”的队列原则；

二.实验部分：

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.*;

/**
 * 一种拥有许多银行帐户的银行，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 账户数量
    * @param 每个账户的初始余额
    */
   public Bank(int n, double initialBalance)
   {
      accounts = new double[n];
      Arrays.fill(accounts, initialBalance);
      bankLock = new ReentrantLock();
      sufficientFunds = bankLock.newCondition();
   }

   /**
    * 把钱从一个账户转到另一个账户。
    * @param 从账户转出
    * @param 到账转到
    * @param 转帐金额
    */
   public void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
   {
      bankLock.lock();
      try
      {
         while (accounts[from] < amount)
         sufficientFunds.await();//注释掉之后产生死锁现象，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();//注释掉之后产生死锁现象，都在等待
      }
      finally
      {
         bankLock.unlock();
      }
   }

   /**
    *获取所有帐户余额的总和。
    * @return 总平衡
    */
   public double getTotalBalance()//为什么只需要加锁不需要设置对象？没有任何执行不下去的原因，就不需要条件对象。
   {
      bankLock.lock();
      try
      {
         double sum = 0;

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

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

   /**
    * 获取银行中的帐户编号。
    * @return 账户数量
    */
   public int size()
   {
      return accounts.length;
   }
}
package synch;
/**
 * 这个程序展示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();
      }
   }
}

实验结果：

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。

package synch2;

import java.util.*;

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

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

   /**
    * 把钱从一个账户转到另一个账户。
    * @param 从账户转出
    * @param 到账转到
    * @param 转帐金额
    */
   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();
   }
   /**
    *获取所有帐户余额的总和。
    * @return 总平衡
    */
   public synchronized double getTotalBalance()
   {
      double sum = 0;

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

      return sum;
   }

   /**
    * 获取银行中的帐户编号。
    * @return 账户数量
    */
   public int size()
   {
      return accounts.length;
   }
}
package synch2;

/**
 * 这个程序展示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();
      }
   }
}

实验结果：

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();

  }

}

 
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();
  }
}

 实验结果:

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

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();
  }
}

实验结果：

 

 实验总结：

             本章我们主要学习了有关多线路程的知识，通过本章的学习我学习了很多关于关于多线程的用法，在实验课上老师和我们学习了一些有关多线程的语句，总的来说本章的知识也是很重要的，同样也是有点难度的。我会继续努力，努力敲代码，希望编程水平会有提高。

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