作业11-多线程

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。

2. 书面作业

本次PTA作业题集多线程

1. 源代码阅读：多线程程序BounceThread

1.1 BallRunnable类有什么用？为什么代码中需要调用Thread.sleep进行休眠？

　　答：BallRunnable实现了Runnable接口，实现了run方法，用于给线程分配任务。知道该线程主要就是完成一个球在一个矩形组件边界范围内移动并且不断重绘组件的任务。以下截图将让我们更好的理解。
代码中调用Thread.sleep主要是线程暂停执行，这样我们才能看清小球的移动轨迹，不然它将很快的运动完。

1.2 Ball.java只做了两件事，这两件事分别是什么？BallComponent对象是干什么的？其内部的ArrayList有什么用？程序运行过程中，生成了几个BallComponent对象？该程序使用了多线程技术，每个小球是分别在不同的线程中进行绘制吗？

　　答：Ball.java主要做的就是1.写出了小球移动过程中的横纵坐标变化。2.小球移动的矩形框大小。



　　BallComponent的作用是1.添加小球。2.把小球都添加在二维平面内。
　　程序运行中生成了一个BallComponent对象。
　　每个小球在自己的线程中绘制。因为每次都需要点击start来启动线程。

1.3 选做：程序改写：程序运行时，每个小球都是从固定位置出发。如何改写该程序，使得当点击start时，每个小球可以从不同位置出发、以不同的步进移动？

　　答：我们可以将Ball.java中的初始横纵坐标和横纵坐标移动步进修改为随机数。如下所示：

1.4 选做：不同小球的移动轨迹一模一样。改造程序，使得每个小球运行轨迹不完全一样，比如有的可以走余弦轨迹、有的可以走方波轨迹、有的走布朗运动、有的走五角星，等等。

　　答：我认为这个应该是修改Ball.java里面的move方法，修改横纵坐标的变化，但是目前还不知道如何修改。

2. 实验总结：题集(多线程)

2.1 题目：Thread、PrintTask、Runnable与匿名内部类。并回答：a)通过定义Runnable接口的实现类来实现多线程程序比通过继承自Thread类实现多线程程序有何好处？b) 6-1，6-3，6-11实验总结。

　　答：a：使用实现接口的方法可以避免JAVA单继承的局限性，代码扩展性比较好，也比较健壮。
实验总结6-1：
1.该题用到一个创建线程的方法，即定义Thread类的子类，覆盖Thread类的run（）方法。
2.用到一些线程类的基本方法。如：start（）启动线程 isAlive（）判断线程是否结束 currentThread（）获得正在执行的线程对象 getName（）获得线程名字
3.使用到关键字volatile.

　　Java语言提供了一种稍弱的同步机制，即volatile变量，用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。当把变量声明为volatile类型后，编译器与运行时都会注意到这个变量是共享的，因此不会将该变量上的操作与其他内存操作一起重排序。volatile变量不会被缓存在寄存器或者对其他处理器不可见的地方，因此在读取volatile类型的变量时总会返回最新写入的值。
　　在访问volatile变量时不会执行加锁操作，因此也就不会使执行线程阻塞，因此volatile变量是一种比sychronized关键字更轻量级的同步机制。

实验总结6-3
1.使用到同6-1相同的Thread类的一些基本方法。
2.该题使用实现Runnable接口然后实现接口里面的抽象方法来创建进程。

Thread t1 = new Thread(new Runnable() {//这里还使用到匿名内部类，new Runnable()代表实现Runnable接口的类，没有给出具体的类名
			public void run() {
				..........
			}
		});

实验总结6-11
1.一些Thread基本方法同6-1.
2.与6-1不同的就是创建进程的方法不同，创建进程的方法同6-3.即实现Runnable接口的方法。

2.2 使用Lambda表达式改写6-3

　　答：修改的时候会注意到main是静态的，而getClass是非静态方法，这样静态方法中使用非静态方法会报错。

Thread t1=new Thread(()-> {
        	System.out.println(mainThreadName);
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    		System.out.println(Arrays.toString(Thread.class.getInterfaces()));
        });
    	t1.start();

2.3 题目：6-2（Runnable与停止线程）。回答：需要怎样才能正确地停止一个运行中的线程？

　　答：可以使用一个boolean型的变量标志来控制run方法的执行与退出。

2.4 选做：6-8（CountDownLatch）实验总结

　　答：实验总结：该题涉及到CountDownLatch（同步辅助类）和ExecutorService（表述了异步执行机制的一个接口）
1.CountDownLatch类的构造方法 public CountDownLatch（int count）参数是计数的次数，当前线程调用此方法，计数减一。参数就代表一直等待的线程数。
2.ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(poolSize);使用newFixedThreadPool() 工厂方法创建一个可以容纳poolSize个线程的线程池。
3.execute(Runnable)该方法将任务委托给线程池。

　　委托给线程池的方法有多种：
　　execute(Runnable)使用这种方式没有办法获取执行 Runnable 之后的结果，如果你希望获取运行之后的返回值，就必须使用 接收 Callable 参数的 execute() 方法。
　　submit(Runnable)该方法会返回一个 Future 对象。这个 Future 对象可以用于判断 Runnable 是否结束执行。
　　submit(Callable)方法 submit(Callable) 和方法 submit(Runnable) 比较类似，但是区别则在于它们接收不同的参数类型。Callable 的实例与 Runnable 的实例很类似，但是 Callable 的 call() 方法可以返回壹個结果。方法 Runnable.run() 则不能返回结果。
　　invokeAny(...)方法 invokeAny() 接收一个包含 Callable 对象的集合作为参数。调用该方法不会返回 Future 对象，而是返回集合中某一个 Callable 对象的结果，而且无法保证调用之后返回的结果是哪一个 Callable，只知道它是这些 Callable 中一个执行结束的 Callable 对象。
　　invokeAll(...)方法 invokeAll() 会调用存在于参数集合中的所有 Callable 对象，并且返回一个包含 Future 对象的集合，你可以通过这个返回的集合来管理每个 Callable 的执行结果。

2.5 选做：6-9（集合同步问题）实验总结

　　答：解决ArrayList, LinkedList线程不安全的方法可以是使用关键字synchronized也可以使用Collections.synchronizedList()

2.6 选做：较难：6-10（Callable），并回答为什么有Runnable了还需要Callable？实验总结。

3. 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)

　　答：使用关键字synchronized实现一时间对一资源只能一线程访问，这样分别三个线程对i执行加和减，最后i还是零。

3.2 选做：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)

4. 互斥访问与同步访问

完成题集6-4(互斥访问)与6-5(同步访问)

4.1 除了使用synchronized修饰方法实现互斥同步访问，还有什么办法可以使用synchronized实现互斥同步访问，使用代码说明（请出现相关代码及学号）？

　　答：还可以使用同步代码块实现互斥同步访问。

同步代码块
synchronized(对象)//这个对象可以为任意对象 
{ 
    需要被同步的代码 
} 

4.2 同步代码块与同步方法有何区别？

　　答：同步方法是用synchronized关键字修饰方法，而每个JAVA对象内部都有一个锁，这样内部锁会保护整个方法，对象只有获得锁的情况下，线程才可run。而同步方法只是用关键字synchronized修饰了语句块，语句块会自动加上内部锁。

4.3 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：原理：一个进程存在多个线程的时候，多个线程共享资源，但是有些资源某一时刻只能允许一个线程使用，这样多个线程相互排斥的使用临界资源的现象就是互斥访问。

4.4 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？

　　答：使用synchronized关键字声明方法此时只允许一时刻一线程run，在内部可以使用wait（） notify（）/notifyAll（）保持通信，实现协同工作。

5. 线程间的合作：生产者消费者问题

5.1 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，有时候运行结果为仓库还剩10个货物。因为线程producer和consumer同时对一个对象锁进行操作，没有进行很好的沟通，同步出现问题。

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

5.3 选做：使用Lock与Condition对象解决该问题。

6. 面向对象设计作业-图书馆管理系统

6.1 系统的功能模块表格，表格中体现出每个模块的负责人。

负责人	负责内容
靳天婷	MyLibrary类以及Menu1，Book类
谢晗	Library类以及Menu2

6.2 运行视频

6.3 讲解自己负责的模块，并粘贴自己负责模块的关键代码（出现学号及姓名）。

class Book{//图书类，属性有书名和作者名
	String name;
	String writter;
	
	public Book(String name, String writter) {
		this.name = name;
		this.writter = writter;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}
	
	public String getWritter() {
		return writter;
	}
	
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	
	public void setWritter(String writter) {
		this.writter = writter;
	}

	
	public String toString() {
		return name+"                  "+writter;
	}

	public int hashCode() {
		final int prime = 31;
		int result = 1;
		result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
		result = prime * result + ((writter == null) ? 0 : writter.hashCode());
		return result;
	}
	
	public boolean equals(Object obj) {//这个方法一定要写，刚开始没写，以至于后面的search方法等都出错。想了半天求助大佬才茅塞顿开
		if (this == obj)
			return true;
		if (obj == null)
			return false;
		if (getClass() != obj.getClass())
			return false;
		Book other = (Book) obj;
		if (name == null) {
			if (other.name != null)
				return false;
		} else if (!name.equals(other.name))
			return false;
		if (writter == null) {
			if (other.writter != null)
				return false;
		} else if (!writter.equals(other.writter))
			return false;
		return true;
	}

}

class MyLibrary{//我的图书信息类，主要是显示我的借阅书籍情况
	private List<Book> list=new ArrayList<Book>();//使用数组存放自己的图书借阅
	
	public List<Book> getList() {
		return list;
	}
	
	public void setList(List<Book> list) {
		this.list = list;
	}
	public Book Display(int i){//用以展示自己所借阅的书籍
		return list.get(i);
	}
	public void Add(Book book){//借阅功能
		list.add(book);
	}
	public void Delete(Book book){//还书功能
		for(int i=0;i<list.size();i++){
			if(list.get(i).equals(book)){
				list.remove(i);
			}
		}
	}
}

　　答：这次大作业基本功能都实现了，但是还不是很完美。因为如果读者借阅的话是要先判断图书馆中是否有该书，这就需要在我的的图书馆类的添加图书方法中用到图书馆类的属性，这一个类调用另一个类的属性是要用到嵌套吗？感觉有难度，我们就在main方法里面直接New 我的图书馆和图书馆，在该方法中先搜索在添加。造成main方法代码量很多。

3.码云及PTA

题目集：多线程

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
必须出现几个要素：提交日期-用户名(姓名与学号)-不提交说明

3.2 截图"多线程"PTA提交列表

需要有两张图（1. 排名图。2.PTA提交列表图）

3.3 统计本周完成的代码量

需要将每周的代码统计情况融合到一张表中。

周次	总代码量	新增代码量	总文件数	新增文件数
1	0	0	0	0
2	0	0	0	0
3	0	0	0	0
4	0	0	0	0
5	0	0	0	0
6	939	939	17	17
7	1809	870	28	11
8	2713	904	33	5
9	3153	440	43	10
10	3665	512	50	7
11	3962	297	57	7
12	4463	501	68	11