第一部分：理论知识学习部分
线程同步
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，使得另一线程要使用该方法，就只 能等待。
⚫ 在Java中解决多线程同步问题的方法有两种：
1.- Java SE 5.0中引入ReentrantLock类(P648页)。
2.- 在共享内存的类方法前加synchronized修饰符。
……
public synchronized static void sub(int m)
……
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如下：
myLock.lock();
try {
critical section
} finally{
myLock.unlock(); }
有关锁对象和条件对象的关键要点:
➢ 锁用来保护代码片段，保证任何时刻只能有一 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。
解决方案二： 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。
➢ 一个线程在使用的同步方法中时，可能根据问题的需要，必须使用wait()方法使本线程等待，暂时让出CPU的使用权，并允许其它线程使用这个同步方法。
➢ 线程如果用完同步方法，应当执行notifyAll()方 法通知所有由于使用这个同步方法而处于等待的 线程结束等待。
第二部分：实验部分
实验时间 2018-12-10
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：
1.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；
2.掌握利用锁对象和条件对象实现的多线程同步技术。
1 package synch;
2
3 import java.util.*;
4 import java.util.concurrent.locks.*;
5
6 /**
7 一个银行有许多银行帐户，使用锁序列化访问 * @version 1.30 2004-08-01
8 * @author Cay Horstmann
9 */
10 public class Bank
11 {
12 private final double[] accounts;
13 private Lock bankLock;
14 private Condition sufficientFunds;
15
16 /**
17 * 建设银行。
18 * @param n 账号
19 * @param initialBalance 每个账户的初始余额
20 */
21 public Bank(int n, double initialBalance)
22 {
23 accounts = new double[n];
24 Arrays.fill(accounts, initialBalance);
25 bankLock = new ReentrantLock();
26 sufficientFunds = bankLock.newCondition();
27 }
28
29 /**
30 * 把钱从一个账户转到另一个账户。
31 * @param 从账户转账
32 * @param 转到要转账的账户
33 * @param 请允许我向你转达
34 */
35 public void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
36 {
37 bankLock.lock();
38 try
39 {
40 while (accounts[from] < amount)
41 sufficientFunds.await();
42 System.out.print(Thread.currentThread());
43 accounts[from] -= amount;
44 System.out.printf(" %10.2f from %d to %d", amount, from, to);
45 accounts[to] += amount;
46 System.out.printf(" Total Balance: %10.2f%n", getTotalBalance());
47 sufficientFunds.signalAll();
48 }
49 finally
50 {
51 bankLock.unlock();
52 }
53 }
54
55 /**
56 * 获取所有帐户余额的总和。
57 * @return 总余额
58 */
59 public double getTotalBalance()
60 {
61 bankLock.lock();
62 try
63 {
64 double sum = 0;
65
66 for (double a : accounts)
67 sum += a;
68
69 return sum;
70 }
71 finally
72 {
73 bankLock.unlock();
74 }
75 }
76
77 /**
78 * 获取银行中的帐户数量。
79 * @return 账号
80 */
81 public int size()
82 {
83 return accounts.length;
84 }
85 }
1 package synch;
2
3 /**
4 * 这个程序显示了多个线程如何安全地访问数据结构。
5 * @version 1.31 2015-06-21
6 * @author Cay Horstmann
7 */
8 public class SynchBankTest
9 {
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 = () -> {
22 try
23 {
24 while (true)
25 {
26 int toAccount = (int) (bank.size() * Math.random());
27 double amount = MAX_AMOUNT * Math.random();
28 bank.transfer(fromAccount, toAccount, amount);
29 Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random()));
30 }
31 }
32 catch (InterruptedException e)
33 {
34 }
35 };
36 Thread t = new Thread(r);
37 t.start();
38 }
39 }
40 }
测试程序2：
1.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；
2.掌握synchronized在多线程同步中的应用。
1 package synch2;
2
3 import java.util.*;
4
5 /**
6 * 具有多个使用同步原语的银行账户的银行。
7 * @version 1.30 2004-08-01
8 * @author Cay Horstmann
9 */
10 public class Bank
11 {
12 private final double[] accounts;
13
14 /**
15 * 建设银行。
16 * @param n 账号
17 * @param initialBalance 每个账户的初始余额
18 */
19 public Bank(int n, double initialBalance)
20 {
21 accounts = new double[n];
22 Arrays.fill(accounts, initialBalance);
23 }
24
25 /**
26 * 把钱从一个账户转到另一个账户。
27 * @param 从账户转账
28 * @param 转到要转账的账户
29 * @param 请允许我向你转达
30 */
31 public synchronized void transfer(int from, int to, double amount) throws InterruptedException
32 {
33 while (accounts[from] < amount)
34 wait();
35 System.out.print(Thread.currentThread());
36 accounts[from] -= amount;
37 System.out.printf(" %10.2f from %d to %d", amount, from, to);
38 accounts[to] += amount;
39 System.out.printf(" Total Balance: %10.2f%n", getTotalBalance());
40 notifyAll();
41 }
42
43 /**
44 * 获取所有帐户余额的总和。
45 * @return 总余额
46 */
47 public synchronized double getTotalBalance()
48 {
49 double sum = 0;
50
51 for (double a : accounts)
52 sum += a;
53
54 return sum;
55 }
56
57 /**
58 * 获取银行中的帐户数量。
59 * @return
60 */
61 public int size()
62 {
63 return accounts.length;
64 }
65 }
1 package synch2;
2
3 /**
4 *
5 * 这个程序展示了多个线程如何使用同步方法安全地访问数据结构。
6 * @version 1.31 2015-06-21
7 * @author Cay Horstmann
8 */
9 public class SynchBankTest2
10 {
11 public static final int NACCOUNTS = 100;
12 public static final double INITIAL_BALANCE = 1000;
13 public static final double MAX_AMOUNT = 1000;
14 public static final int DELAY = 10;
15
16 public static void main(String[] args)
17 {
18 Bank bank = new Bank(NACCOUNTS, INITIAL_BALANCE);
19 for (int i = 0; i < NACCOUNTS; i++)
20 {
21 int fromAccount = i;
22 Runnable r = () -> {
23 try
24 {
25 while (true)
26 {
27 int toAccount = (int) (bank.size() * Math.random());
28 double amount = MAX_AMOUNT * Math.random();
29 bank.transfer(fromAccount, toAccount, amount);
30 Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random()));
31 }
32 }
33 catch (InterruptedException e)
34 {
35 }
36 };
37 Thread t = new Thread(r);
38 t.start();
39 }
40 }
41 }
测试程序3：
1.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；
2.尝试解决程序中存在问题。
1 package sdfsd;
2
3 class Cbank
4 {
5 private static int s=2000;
6 public static void sub(int m)
7 {
8 int temp=s;
9 temp=temp-m;
10 try {
11 Thread.sleep((int)(1000*Math.random()));
12 }
13 catch (InterruptedException e) { }
14 s=temp;
15 System.out.println("s="+s);
16 }
17 }
18
19
20 class Customer extends Thread
21 {
22 public void run()
23 {
24 for( int i=1; i<=4; i++)
25 Cbank.sub(100);
26 }
27 }
28 public class Thread3
29 {
30 public static void main(String args[])
31 {
32 Customer customer1 = new Customer();
33
34 Customer customer2 = new Customer();
35 customer1.start();
36 customer2.start();
37 }
38 }
改进
1 package sdfsd;
2
3 class Cbank
4 {
5 private static int s=2000;
6 public synchronized static void sub(int m)
7 {
8 int temp=s;
9 temp=temp-m;
10 try {
11 Thread.sleep((int)(1000*Math.random()));
12 }
13 catch (InterruptedException e) { }
14 s=temp;
15 System.out.println("s="+s);
16 }
17 }
18
19
20 class Customer extends Thread
21 {
22 public void run()
23 {
24 for( int i=1; i<=4; i++)
25 Cbank.sub(100);
26 }
27 }
28
29 public class Thread3
30 {
31 public static void main(String args[])
32 {
33 Customer customer1 = new Customer();
34
35 Customer customer2 = new Customer();
36 customer1.start();
37 customer2.start();
38 }
39 }
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
1 public class Demo {
2 public static void main(String[] args) {
3 Mythread mythread = new Mythread();
4 Thread ticket1 = new Thread(mythread);
5 Thread ticket2 = new Thread(mythread);
6 Thread ticket3 = new Thread(mythread);
7 ticket1.start();
8 ticket2.start();
9 ticket3.start();
10 }
11 }
12
13 class shoupiao implements Runnable {
14 int ticket = 1;
15 boolean flag = true;
16
17 @Override
18 public void run() {
19 while (flag) {
20 try {
21 Thread.sleep(500);
22 } catch (InterruptedException e) {
23 // TODO Auto-generated catch block
24 e.printStackTrace();
25 }
26
27 synchronized (this) {
28 if (ticket <= 10) {
29 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口售：第" + ticket + "张票");
30 ticket++;
31 }
32 if (ticket > 10) {
33 flag = false;
34 }
35 }
36 }
37 }
38
39 }
第三部分：总结
这可能就是本周的最后一次作业了，一个学期的JAVA学习也将告一段落，我受益匪浅，很感谢老师和学长的一路陪伴，给予我们知识和教导我们为人处世的道理，感谢学长，感谢老师。
