實驗2線程與同步解答

1、實驗二 線程與同步一、實驗目的1 理解線程的基本概念2 掌握Java中線程類與Runnable接口的應用3 掌握控制線程基本方法4 掌握Java中線程的同步與互斥的實現二、實驗內容1 驗證課堂練習的結果，下面是課堂練習的內容：（1） 編寫一個程序，能夠根據用戶的輸入的數值生成相應數目的線程，每個線程運行1秒后結束。（2） 編寫一個程序，能夠生成n個線程，每個線程每隔1秒打印自己的序號，當用戶輸入m后第m個線程結束。（3） 編寫一個程序，能夠生成n個線程，每個線程打印自己的序號后結束，但要求最終的打印的結果為n，n1，1。2 將第三題改寫為能夠按照任意順序結束。3 編寫一個程序（由若干個類組成）

2、，該程序能夠生成3個線程，其中2個線程向一個隊列中寫入數據，每次寫入1個字節(jié)，1個線程從隊列中讀出數據，一次2個字節(jié)。要求讀寫交替運行，并注意數據的同步，而且隊列要借助數組實現。三、實驗步驟1 運行Eclipse，在其中新建一個Java工程JavaNetwork；2 創(chuàng)建package lab.lab2，并在其中創(chuàng)建一個Java類FirstThread并運行查看結果，其代碼如下：package lab.lab2;import java.io.*;public class FirstThread extends Threadpublic static void main(String args)

3、 int n;try n=Integer.parseInt(new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in).readLine();for (int i=0;i<n;i+)(new FirstThread().start(); catch (IOException e) e.printStackTrace();public void run()System.out.println("Thread started.");try Thread.sleep(1000); catch (InterruptedExcepti

4、on e) e.printStackTrace();System.out.println("Thread ended.");運行該程序后，程序會等待用戶的輸入，如果用戶輸入：3結果將會是：Thread started.Thread started.Thread started.Thread ended.Thread ended.Thread ended.即程序會根據用戶輸入的數值來生成相應數目的線程，每個線程運行1秒后結束。3 在package lab.lab2中創(chuàng)建一個Java類SecondThread并運行查看結果，其代碼如下：package lab.lab2;impo

5、rt java.io.*;public class SecondThread extends Threadprivate int id;private boolean flag=true;private static SecondThread t;private static int n=5;public SecondThread(int id)this.id=id;public void stopThread()flag=false;public boolean getThreadState()return flag;public static void main(String args)

6、int m;t=new SecondThreadn;for (int i=0;i<n;i+)(ti=new SecondThread(i).start();while(testThreads()try m=Integer.parseInt(new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in).readLine();tm.stopThread(); catch (IOException e) e.printStackTrace();System.out.println("program ended.");public v

7、oid run()System.out.println("Thread "+id+" started.");while (flag)try Thread.sleep(1000); catch (InterruptedException e) e.printStackTrace();System.out.println("Thread "+id+" ended.");private static boolean testThreads()boolean flag=false;for (int i=0;i<n;i

8、+)flag|=ti.getThreadState();return flag;運行該程序后，屏幕將首先出現：Thread 0 started.Thread 1 started.Thread 2 started.Thread 3 started.Thread 4 started.然后等待用戶輸入，如果這時用戶依次輸入0、3、2、1、4，屏幕將依次出現0Thread 0 ended.3Thread 3 ended.2Thread 2 ended.1Thread 1 ended.4program ended.Thread 4 ended.即程序會根據用戶輸入的數值來結束相應序號的線程，所有線程結束

9、后程序結束。4 在package lab.lab2中創(chuàng)建一個Java類ThirdRunnable并運行查看結果，其代碼如下：package lab.lab2;public class ThirdRunnable implements Runnableprivate int id;private static int stopid=-1;static int n=10;public ThirdRunnable(int id)this.id=id;public static void main(String args) for (int i=1;i<=n;i+)new Thread(new

10、ThirdRunnable(i).start();stopid=n;public void run()System.out.println("Thread "+id+" started.");while (id!=stopid)Thread.yield();System.out.println("Thread "+id+" ended.");stopid-;運行該程序后，屏幕將出現：Thread 1 started.Thread 2 started.Thread 3 started.Thread 4 started

11、.Thread 5 started.Thread 6 started.Thread 7 started.Thread 8 started.Thread 9 started.Thread 10 started.Thread 10 ended.Thread 9 ended.Thread 8 ended.Thread 7 ended.Thread 6 ended.Thread 5 ended.Thread 4 ended.Thread 3 ended.Thread 2 ended.Thread 1 ended.即程序會根據按照正序啟動10個線程，然后逆序結束線程。5 將ThirdRunnable類改

12、寫，使其能夠按照任意順序結束；下面是就是改寫后的結果。package lab.lab2;public class FourthRunnable implements Runnable/線程按照下面熟組元素的順序依次結束。private static int t=4,5,9,3,1,0,2,6,8,7;private int id;private static int stopid=0;public FourthRunnable(int id)this.id=id;public static void main(String args) for (int i=0;i<t.length;i+

13、)(new Thread(new FourthRunnable(i).start();public void run()System.out.println("Thread "+id+" started.");try Thread.sleep(2000); catch (InterruptedException e) e.printStackTrace();while (id!=tstopid)Thread.yield();System.out.println("Thread "+id+" ended.");sto

14、pid+;6 編寫代碼實現實驗內容中的第3題。四、調試分析在調試線程程序的過程中，并干擾到其它應用程序的正常運行，后來經過仔細觀察，發(fā)現是因為在線程的循環(huán)體當中沒有調用sleep語句，從而導致線程不斷地搶占CPU，從而影響其它程序的正常運行。五、實驗結果按照指導書的步驟完成了第1題和第2題，同時編寫程序完成了第3題，達到了所要求的實驗結果。第3題的源代碼如下：/環(huán)形隊列package lab.lab2;public class DataQuque final int MAXLENGTH=10;byte data=new byteMAXLENGTH;int length;int startpos

15、;int endpos;public int read()int b;if (length<2)return -1;else if(startpos=MAXLENGTH-2)b=dataMAXLENGTH-2;b=b<<8;b|=dataMAXLENGTH-1;startpos=0;length-=2;return b;else if(startpos=MAXLENGTH-1)b=dataMAXLENGTH-1;b=b<<8;b|=data0;length-=2;startpos=1;return b;elseb=datastartpos;b=b<<8

16、;b|=datastartpos+1;length-=2;startpos+=2;return b;public boolean write(int b)if (length=MAXLENGTH)return false;else if(endpos=MAXLENGTH-1)dataMAXLENGTH-1=(byte)b;endpos=0;length+;return true;elsedataendpos+=(byte)b;length+;return true;/讀取線程package lab.lab2;public class DataReader extends Thread bool

17、ean flag = true;DataQuque dq;int id;public DataReader(DataQuque dq, int id) this.dq = dq;this.id = id;public void run() int b;try Thread.sleep(1000*id); catch (InterruptedException e) e.printStackTrace();while (flag) synchronized (dq) if (b = dq.read() = -1)try dq.wait(); catch (InterruptedException

18、 e1) e1.printStackTrace();else System.out.println("read:" + b+" dq:"+dq.length);System.out.flush();dq.notifyAll();public void stopThread() flag = false;/寫入線程package lab.lab2;public class DataWriter extends Threadboolean flag = true;DataQuque dq;int id;public DataWriter(DataQuque

19、dq, int id) this.dq = dq;this.id = id;public void run() try Thread.sleep(1000*id); catch (InterruptedException e) e.printStackTrace();while (flag) synchronized (dq) if (!dq.write(id)try dq.wait(); catch (InterruptedException e) e.printStackTrace();elsedq.notifyAll();System.out.println("write:&q

20、uot;+id+" dq:"+dq.length);System.out.flush();public void stopThread() flag = false;/控制類（程序入口）package lab.lab2;public class DataController public static void main(String args) DataQuque dq=new DataQuque();DataWriter dw1=new DataWriter(dq,1);DataWriter dw2=new DataWriter(dq,2);DataReader dr=

21、new DataReader(dq,3);dw1.start();dw2.start();dr.start();try Thread.sleep(5000); catch (InterruptedException e) e.printStackTrace();dw1.stopThread();dw2.stopThread();dr.stopThread();六、實驗總結通過本次實驗，熟悉了Java中線程的創(chuàng)建有二個方法，特別是runnable 接口的練習。需要在創(chuàng)建線程時候的參數是 runnable 類的對象。七、課后練習1 編寫一個多線程程序，該程序主要完成以下工作：（1）生成兩個發(fā)送線程

22、s1，s2和一個接收線程r；（2）接收線程r每接收到M個來自于s1的數據和N個s2的數據后將它們分別求平均值后輸出；（3）這樣的接收過程總共進行3次。/接收線程package thread.control;import java.util.*;public class DataReciever extends ThreadArrayList datalist=new ArrayList();final int MAX=10;/最多只能有10個發(fā)送線程int datanum=new intMAX; /每個發(fā)送者每次能夠發(fā)送的數據數int datalength=new intMAX;/每個發(fā)送者能

23、夠發(fā)送的數據總數int datacount=new intMAX; /每個發(fā)送者目前已紀發(fā)送的數據數int average=new intMAX;int senderId;int size;int total;volatile int count;public DataReciever()public int connect(int datasize,int maxlength)datanumsenderId=datasize;datalengthsenderId=maxlength;total+=maxlength;size+=datasize;int data=new intdatasiz

24、e;/該發(fā)送線程的數據存儲數組datalist.add(data);return senderId+;public void run()int printcount=0;int tempcount;while(true)tempcount=count;/count在運行中有可能會被接收線程改變，所以這里將它賦值給一個臨時變量，以防止因它在運行過程中被改變而造成程序產生錯誤。if (tempcount%size=0)&& (tempcount>0) if (printcount!=tempcount)printcount=tempcount;/注意位置printResult

25、();resetSenders();if (tempcount>=total) break;public boolean setData(int id,int data)/新增數據if (datacountid=datanumid)return false;addData(id,data);return true;private void addData(int id,int data)int temp=(int)datalist.get(id);tempdatacountid=data;datacountid+;count+;private void printResult()/打印結

26、果for (int i=0;i<senderId;i+)int data=(int )datalist.get(i);System.out.println("nn Data form sender "+i+" : ");for (int j=0;j<datanumi;j+)System.out.print(dataj+" ");averagei+=dataj;averagei/=datanumi;System.out.println("n Average : "+averagei);private vo

27、id resetSenders() /清空數據存儲數組，準備接收下一組數據。for (int i=0;i<senderId;i+)datacounti=0;/發(fā)送線程package thread.control;import java.util.Random;public class DataSender extends ThreadDataReciever dr;int id;int datasize; /求平均所需的數據數（M或N）int maxlength; /總共要發(fā)送的數據數（M*TIMES或N*TIMES）int count;public DataSender(DataRec

28、iever dr,int datasize,int maxlength) this.dr=dr;this.datasize=datasize;this.maxlength=maxlength;id=dr.connect(datasize,maxlength);/與接收線程連接，讓接收線程為本發(fā)送線程建立數據傳送通道（標識，數據數組，每次發(fā)送的數據長度，所有數據數）public void run() while (count < maxlength) /數據超過最大數則結束線程int data = 0xFF&generateData();/隨機產生一個數據while (!dr.se

29、tData(id, data) /發(fā)送數據Thread.yield();System.out.print(""+id+".<"+data+">.");count+;private int generateData() Random r=new java.util.Random();return r.nextInt();/控制類(產生兩個發(fā)送線程和一個接收線程。)package thread.control;public class DataMain public static void main(String args)

30、final int TIMES=4;final int M=3,N=5;DataSender s1,s2;DataReciever r=new DataReciever();s1=new DataSender(r,M,M*TIMES);s2=new DataSender(r,N,N*TIMES);r.start();s1.start();s2.start();2 編寫一個多線程程序,模擬多個售票點聯(lián)網出售火車票的場景，假設車票有10張，購票人有20人，售票點有3個，要求最終能夠輸出每張車票的票號、售出地點、乘客姓名。/乘客類package lab.lab2.ex2;public class P

31、erson public int personid;public String name;public Person(int personid)this.personid=personid;/火車票類package lab.lab2.ex2;public class Ticket public int ticketno;public String description;public Ticket(int ticketno)this.ticketno=ticketno;/售票點類package lab.lab2.ex2;import java.util.*;public class Posit

32、ion extends Threadint positionid;/售票點標識ArrayList<Person> personlist;/參加排隊的乘客列表ArrayList<Ticket> ticketlist;/所有的火車票列表static boolean soldoutflag=false;/標記票是否售完public Position(int positionid,ArrayList<Ticket> ticketlist)this.positionid=positionid;this.ticketlist=ticketlist;personlist=new ArrayList<Person>();public void addPerson(Person p)/增加一個人排隊personlist.add(p);public boolean sellTicket(Person p)/售票synchronized(ticketlist)if (soldoutflag) return false;Iterator it = ticketlist.iterator();Ticket t=null;if (it.hasNext()t