2. 书面作业

本次PTA作业题集多线程

Q1.互斥访问与同步访问
完成题集4-4(互斥访问)与4-5(同步访问)
1.1 除了使用synchronized修饰方法实现互斥同步访问，还有什么办法实现互斥同步访问（请出现相关代码）？

public void deposit(int money) {
    lock.lock();
    try {
        balance += money;
        plus.signalAll();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}
public void withdraw(int money){
    lock.lock();
    try{
        try{
            while(this.getBalance()<=0)
            condition.await();
            condition.signal();
        }catch(Exception e){
            System.out.println(e);
        }
        this.balance=this.getBalance()-money;
            if(balance<0) 
                throw new IllegalStateException(balance+"");
    }finally{
        lock.unlock();
    }
}

1.2 同步代码块与同步方法有何区别？
同步方法直接在方法上加synchronized实现加锁，同步代码块则在方法内部加锁，很明显，同步方法锁的范围比较大，而同步代码块范围要小点，一般同步的范围越大，性能就越差，一般需要加锁进行同步的时候，肯定是范围越小越好，这样性能更好，因为多个线程只访问这个对象内部中的某些方法。

1.3 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？
每个对象都有一把锁,只有当线程获得对象锁后才能进行访问，如果未获得对象锁，线程无法执行，必须等待。从而通过对象锁实现了互斥访问。多个线程竞争对象锁，如果线程没有取得对象锁，那么就会进入Lock Pool，在取得对象锁后，会先回到Runnable，然后等待线程调度器将其排入Running。

1.4 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？为什么同步访问一般都要放到synchronized方法或者代码块中？
wait()和notify()/nofityAll()；存在多个线程同时运行时，没有互斥，将会使线程运行混乱，例如三个人同时存钱到同一个账户时，余额可能出现异常。

Q2.交替执行
本题实现有一连串任务，需要两个线程交替执行。线程1执行完任务1后，线程2才能执行任务2，接下来线程1执行任务1，如此交替执行下去。直到所有任务执行完毕。所以需要判断当前的任务由谁去执行，那么可以使用flag来进行判断，当flagtrue时由线程1执行，线程2就wait（），输出结果并将flag赋值为false和使用notify()唤醒其他线程。当flagfalse时，同理。

Q3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)

class Counter {
    private static int id = 0;

    public static synchronized void addId() {
        id++;
    }

    public static synchronized void subtractId() {
        id--;
    }

    public static int getId() {
        return id;
    }
}//201521123108

3.2 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)

int n=3;
List<Callable<Object>> listtask=new ArrayList<>();
ExecutorService exec=Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < n; i++) {
       task.add(Executors.callable(new Adder())); 
        }
for (int i = 0; i < n; i++) {
       task.add(Executors.callable(new Subtracter()));
        }
exec.invokeAll(task); 
System.out.println(Counter.getId());
System.out.println("main end");//201521123108

参考资料:Java多线程之Executor、ExecutorService、Executors、Callable、Future与FutureTask

Q4.线程间的合作：生产者消费者问题
4.1 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？
不正常。并不是每一次运行结果都是0，因为多个线程之间没有进行合作所以导致出错
4.2 使用synchronized, wait, notify解决该问题(关键代码截图，需出现学号)

Q5.查询资料回答：什么是线程安全？(用自己的话与代码总结，写自己看的懂的作业)
线程安全就是如果代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码，但是实际上代码每次的运行结果和在单线程时运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的。