2023年并行计算实验报告一

江苏科技大学计算机科学与工程学院实验报告实验课程:并行计算评估成绩指导教师实验名称：Java多线程编程宋英磊学号:姓名:班级:完毕日期：2023年()4月22日classMyLabelextendsLabe1implementsRunnable{intvalue；oboo1eanstop=false；publicMyLabel(){super("number");value=0;)opublicvoidrun(){for(：;){ova1ue=(int)(Math.random()*10)；//产生一个0到9的数字setText(Integer.toString(va1ue));。try(oThread.s1eep(500)：。}ocatch(InterruptedExceptione){}0if(Stop)//停止标记为true,退出循环，结束运营obreak；°}0)0}}【编程技巧】(1)将每个标签定义为线程方式运营，在运营中运用随机数产生数字显示。(2)线程体为一个循环语句，只有当stop标记变量为true,则停止;（3）主程序中将所有标签定义存入一个数组,这样可以方便地对其进行控制,例如,在点击“停止”按钮时将所有标签对象的stop属性值设立为trueo4上机完毕编程任务任务描述:完毕下列编程任务，并将代码与实验报告一起交给教师。令基本题（必做）1）编写一个可变颜色的标签，用—个按钮控制颜色的改变与停止。点击按钮颜色停止变化，再点击该按钮颜色乂变化。颜色的变化可用随机数拟定。2）有一个南北向的桥，只能容纳一个人,现桥的两边分别有10人和12人,编制一个多线程序让这些人到达对岸,每个人用一个线程表达,桥为共享资源。在过桥的过程中显示谁在过桥及其走向。3）编写一个图片播放程序，图片的文献名为fiIcOLjpg,file02.jpg,…filen.jpg,其中n由命令行输入,规定用多线程自动播放。令提高题（选做其中一个）1）编制一个秒针计时器,在画面包含一个文本框，显示秒针值,安排一个“开始”和“结束”按钮，点击“开始”按钮则开始计时，点击“结束”停止计时。时间的拟定可借助日历对象实例方法实现，用get（Calendar.SEC0ND）方法得到秒值，用get（Calendar.MINUTE）方法得到分值，用get（Calendar.HOUR）方法得到小时值。计算从“开始”到“当前”的时间差即可拟定花费的秒数。【进一步思考】如何将秒针计时器设计为图形界面，绘制一个圆形秒表，秒表的一圈为60秒,根据花费的时间显示秒针的变化。2）编写生产者/消费者问题的应用程序。生产者以0〜200ms的速度随机产生30个小写字母,消费者以0~2s的速度取出字母，并显示在屏幕上。3）运用多线程求解某范围素数，每个线程负责10000范围.线程1找1000—10000线程2找10001-20230线程3找20231-30000另开辟一线程专门接受其他线程发送给它的数据(创建管道输入输出流)，直到3个线程发送的数据均结束(结束标记)为止,接受的数据以文本形式写入到文献xyz.dat中。5思考题(必做)任务描述：完毕实验后，完毕下列多选题1)什么因素可导致线程停止执行。A.有更高优先级的线程开始执行；B.线程调用了wait()方法；C.线程调用了yield0方法：0.线程调用了pause()方法；E.线程调用了sleep()方法。2)哪个方法是实现Runnable接I」所需的？A.wait()B.run()C.stop()D.update()E.resume()3)以下代码的调试结果为？publicclassBgroundextendsThread(publicstaticvoidmain(Stringargv[]){aBgroundb=newBground0；4b.run();)Apublicvoidstart(){afor(inti=0；i<10;i++){System.out.print1nC^Valueofi="+i);A.编译错误,没有定义线程的run方法；B.由于没有定义线程的run方法，而出现运营错误;aC.编译通过，运营输出values0to9aD.编译通过，运营无输出4)有关线程的叙述对的的有：A.通过继承Thread类或实现Runnab1e接口，可以获得对类中方法的互斥锁定。B.可以获得对任何对象的互斥锁定。C.线程通过调用对象的synchronized方法可取得对象的互斥锁定。D.线程调度算法是平台独立的。5)以下哪个是线程类的方法？yie1d()s1eep(longmsec)-*C.go()D.stopO6)以下哪个最准确描述synchronized关键字？A.允许两线程并行运营,并且互相通信；B.保证在某时刻只有一个线程可访问方法或对象；C.保证允许两个或更多解决同时开始和结束；I).保证两个或更多线程同时开始和结束。7实验总结实验目的(1)掌握多线程编程的特点；了解线程的调度和执行过程：掌握资源共享访问的实现方法。1.2知识要点1.2.1线程的概念(1)线程是程序中的一个执行流,多线程则指多个执行流；(2)线程是比进程更小的执行单位,一个进程涉及多个线程；Java语言中线程涉及3部分:虚拟CPU、该CPU执行的代码及代码所操作的数据。Java代码可认为不同线程共享,数据也可认为不同线程共享；2.2线程的创建(1)方式1：实现Runnable接口Thread类使用一个实现Runnab1e接II的实例对•象作为其构造方法的参数,该对象提供了run方法,启动Thread将执行该run方法；)方式2:继承Thread类重写Thread类的run方法;1.2.3线程的调度(1)线程的优先级取值范围门0,在Thread类提供了3个常量,MIN_PRIORITY=1、MAX_PRI0RITY=10、NORM_PRIORITY=5;用setPriority()设立线程优先级，用getPriority()获取线程优先级;子线程继承父线程的优先级，主线程具有正常优先级。(2)线程的调度：采用抢占式调度策略，高优先级的线程优先执行，在Java中，系统按照优先级的级别设立不同的等待队列。1.2.4线程的状态与生命周期图14-1线程的生命周期说明：新创建的线程处在“新建状态”，必须通过执行start()方法，让其进入到“就绪状态”，处在就绪状态的线程才有机会得到调度执行。线程在运营时也也许因资源等待或积极睡眠而放弃运营，进入“阻塞状态”，线程执行完毕,或积极执行stop方法将进入“终止状态”。2.5线程的同步一解决资源访问冲突问题(1)对象的加锁所有被共享访问的数据及访问代码必须作为临界区，用synchronized加锁。对象的同步代码的执行过程如图14-2所示。synchronized关键字的使用方法有两种：用在对象前面限制一段代码的执行，表达执行该段代码必须取得对象锁。在方法前面,表达该方法为同步方法,执行该方法必须取得对象锁。)wait()和notify0方法用于解决多线程中对资源的访问控制问题。wai1()方法：释放对象锁，将线程进入等待唤醒队列；nolify()方法:唤醒等待资源锁的线程，让其进入对象锁的获取等待队列。(3)避免死锁指多个线程互相等待对方释放持有的锁，并且在得到对方锁之前不会释放自己的锁。3上机测试下列程序样例1：运用多线程编程编写一个龟兔赛跑程序。•乌龟:速度慢，休息时间短；•兔子：速度快，休息时间长；【参考程序1】字符方式下实现方案classAnimalextendsThroad{intspeed；//速度pub1icAnimal(Stringstr,intspecd){super(str)；〃线程名用动物名代表this.speed=speed;)publicvoidrun(){intdistance=0;intsleepTime;while(distancc<=1000)(System,out.print1n(getName()+"isat"+distanee);try(distance+=speed：//每次跑的距离简朴用速度计算sleepTime=(int)(speed+Math.random()*speed);//速度快休息时间要长

s1eep(s1eepTime);}catch(InterruptedExceptione){})))pub1icclassRace{pub1icstaticvoidmain(Stringarg[])(a1=newAnima1("rabit",100);a2=ncwAnimal("turtie”,20);a2.setPriority(Thread.MAX.PRIORITY);//让乌龟的运营优先级更高a1.start();a2.start();))图14-3龟兔赛跑的图形方式运行界面图14-3龟兔赛跑的图形方式运行界面(1)速度快，跑的距离增长也快，这里简朴地将速度加到距离上，未考虑跑的时间；(2)为了让乌龟得到更多的运营机会，采用两项措施，一让线程的睡眠时间与速度成正比,二是让乌龟得到更高的优先级。【参考程序2]一图形方式下，图14-3为程序的运营演示。pub1icc1assrunnerextendsAppletimplementsRunnable{intBeginX=10,EndX=200;〃起点和终点的x坐标intRabbitX=BeginX,RabbitY=100；//兔子的起点intTortoiseX=BeginX,TortoiseY=200;〃乌龟的起点intRabbitRestTime=800,TortoiseRestTime=50；〃各自休息时间intRabbitSpeed=15,TortoiseSpeed=1；//各自速度intstate=0;//比赛状态，0代表比赛进行中，1代表兔子赢，2代表乌龟赢Thrcadrabbit；Threadtortoise;pub1icvoidinit(){rabbit=newThread(this,“rabbit");〃创建名为rabit的线程tortoise=newThread(this,ortoise");〃创建名为tortoise的线程)publicvoidpaint(Graphiesg){g.drawString("龟",TortoiseX,TortoiseY);g.drawString(〃兔〃,RabbitX,RabbitY);g.setCo1or(Color,red)；for(intj=70；j<=230;j+=l0)g.drawstring(T,EndX+8,j)；//绘制终点线g.setColor(Co1or.black);if(state==l)g.drawString(“兔子赢了！！“，250,300);elseif(state==2)g.drawString("乌龟赢了！!250,300);)publicvoidstart(){rabbit.start();

tortoise.start();)publicvoidrun(){StringcurrentRunning;whi1e(state==0){currentRunning=Thread.currentThread().getName();//得到当前线程的名程if(currentRunning.equa1s("rabbit*)){//是兔子try{Thread,s1eep((int)(Math,random()*RabbitRestTime));)catch(InterruptedExceptione){}RabbitX+=RabbitSpeed;if(RabbitX>EndX)RabbitX=EndX;}elseif(currentRunning.equals("lorloise"))(〃是乌龟try{Thread.s1eep((int)(Math.random()*TortoiseRestTime));)catch(InterruptedExceptione){}TortoiseX+=TortoiseSpeed;if(TortoiseX>EndX)TortoiseX=EndX;)if(RabbitX==EndX)state=l;elseif(TortoiscX==EndX)state=2;repaint();)))【编程技巧】(1)创建两个代表兔子和乌龟的线程，根据线程名决定各自的速度和休息时间。(2)根据是否到达终点决定state值的变化；(3)线程的run方法内的循环条件是state值为0。样例2：编写选号程序,在窗体中安排6个标签,每个标签上显示。〜9之间的一位数字,每位数字用一个线程控制其变化，点击“停止”按钮则所有标签数字停止变化。【参考程序】in^>ortjava,awt.*；importjava.awt.event.*；publicc1assMyFramee