「java实例模拟」java仿真模拟
今天给各位分享java实例模拟的知识，其中也会对java仿真模拟进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！
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Java如何模拟多线程
Java提供了线程类Thread来创建多线程的程序。其实，创建线程与创建普通的类的对象的操作是一样的，而线程就是Thread类或其子类的实例对象。每个Thread对象描述了一个单独的线程。要产生一个线程，有两种方法：
◆需要从Java.lang.Thread类派生一个新的线程类，重载它的run()方法；
◆实现Runnalbe接口，重载Runnalbe接口中的run()方法。
为什么Java要提供两种方法来创建线程呢？它们都有哪些区别？相比而言，哪一种方法更好呢？
在Java中，类仅支持单继承，也就是说，当定义一个新的类的时候，它只能扩展一个外部类.这样，如果创建自定义线程类的时候是通过扩展 Thread类的方法来实现的，那么这个自定义类就不能再去扩展其他的类，也就无法实现更加复杂的功能。因此，如果自定义类必须扩展其他的类，那么就可以使用实现Runnable接口的方法来定义该类为线程类，这样就可以避免Java单继承所带来的局限性。
还有一点最重要的就是使用实现Runnable接口的方式创建的线程可以处理同一资源，从而实现资源的共享.
（1）通过扩展Thread类来创建多线程
假设一个影院有三个售票口，分别用于向儿童、成人和老人售票。影院为每个窗口放有100张电影票，分别是儿童票、成人票和老人票。三个窗口需要同时卖票，而现在只有一个售票员，这个售票员就相当于一个CPU，三个窗口就相当于三个线程。通过程序来看一看是如何创建这三个线程的。
public class MutliThreadDemo {
public static void main(String [] args){
MutliThread m1=new MutliThread("Window 1");
MutliThread m2=new MutliThread("Window 2");
MutliThread m3=new MutliThread("Window 3");
m1.start();
m2.start();
m3.start();
}
}
class MutliThread extends Thread{
private int ticket=100;//每个线程都拥有100张票
MutliThread(String name){
super(name);//调用父类带参数的构造方法
}
public void run(){
while(ticket0){
System.out.println(ticket--+" is saled by "+Thread.currentThread().getName());
}
}
}
程序中定义一个线程类，它扩展了Thread类。利用扩展的线程类在MutliThreadDemo类的主方法中创建了三个线程对象，并通过start()方法分别将它们启动。
从结果可以看到，每个线程分别对应100张电影票，之间并无任何关系，这就说明每个线程之间是平等的，没有优先级关系，因此都有机会得到CPU的处理。但是结果显示这三个线程并不是依次交替执行，而是在三个线程同时被执行的情况下，有的线程被分配时间片的机会多，票被提前卖完，而有的线程被分配时间片的机会比较少，票迟一些卖完。
可见，利用扩展Thread类创建的多个线程，虽然执行的是相同的代码，但彼此相互独立，且各自拥有自己的资源，互不干扰。
（2）通过实现Runnable接口来创建多线程
public class MutliThreadDemo2 {
public static void main(String [] args){
MutliThread m1=new MutliThread("Window 1");
MutliThread m2=new MutliThread("Window 2");
MutliThread m3=new MutliThread("Window 3");
Thread t1=new Thread(m1);
Thread t2=new Thread(m2);
Thread t3=new Thread(m3);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class MutliThread implements Runnable{
private int ticket=100;//每个线程都拥有100张票
private String name;
MutliThread(String name){
this.name=name;
}
public void run(){
while(ticket0){
System.out.println(ticket--+" is saled by "+name);
}
}
}
由于这三个线程也是彼此独立，各自拥有自己的资源，即100张电影票，因此程序输出的结果和（1）结果大同小异。均是各自线程对自己的100张票进行单独的处理，互不影响。
可见，只要现实的情况要求保证新建线程彼此相互独立，各自拥有资源，且互不干扰，采用哪个方式来创建多线程都是可以的。因为这两种方式创建的多线程程序能够实现相同的功能。
由于这三个线程也是彼此独立，各自拥有自己的资源，即100张电影票，因此程序输出的结果和例4.2.1的结果大同小异。均是各自线程对自己的100张票进行单独的处理，互不影响。
可见，只要现实的情况要求保证新建线程彼此相互独立，各自拥有资源，且互不干扰，采用哪个方式来创建多线程都是可以的。因为这两种方式创建的多线程程序能够实现相同的功能。
（3）通过实现Runnable接口来实现线程间的资源共享
现实中也存在这样的情况，比如模拟一个火车站的售票系统，假如当日从A地发往B地的火车票只有100张，且允许所有窗口卖这100张票，那么每一个窗口也相当于一个线程，但是这时和前面的例子不同之处就在于所有线程处理的资源是同一个资源，即100张车票。如果还用前面的方式来创建线程显然是无法实现的，这种情况该怎样处理呢？看下面这个程序，程序代码如下所示：
+ View Code
结果正如前面分析的那样，程序在内存中仅创建了一个资源，而新建的三个线程都是基于访问这同一资源的，并且由于每个线程上所运行的是相同的代码，因此它们执行的功能也是相同的。
可见，如果现实问题中要求必须创建多个线程来执行同一任务，而且这多个线程之间还将共享同一个资源，那么就可以使用实现Runnable接口的方式来创建多线程程序。而这一功能通过扩展Thread类是无法实现的，读者想想看，为什么？
实现Runnable接口相对于扩展Thread类来说，具有无可比拟的优势。这种方式不仅有利于程序的健壮性，使代码能够被多个线程共享，而且代码和数据资源相对独立，从而特别适合多个具有相同代码的线程去处理同一资源的情况。这样一来，线程、代码和数据资源三者有效分离，很好地体现了面向对象程序设计的思想。因此，几乎所有的多线程程序都是通过实现Runnable接口的方式来完成的。
JAVA模拟生产者与消费者实例
使用的生产者和消费者模型具有如下特点：
(1)本实验的多个缓冲区不是环形循环的，也不要求按顺序访问。生产者可以把产品放到目前某一个空缓冲区中。
(2)消费者只消费指定生产者的产品。
(3)在测试用例文件中指定了所有的生产和消费的需求，只有当共享缓冲区的数据满足了所有关于它的消费需求后，此共享缓冲区才可以作为空闲空间允许新的生产者使用。
(4)本实验在为生产者分配缓冲区时各生产者间必须互斥，此后各个生产者的具体生产活动可以并发。而消费者之间只有在对同一产品进行消费时才需要互斥，同时它们在消费过程结束时需要判断该消费对象是否已经消费完毕并清除该产品。
Windows
用来实现同步和互斥的实体。在Windows
中，常见的同步对象有：信号量(Semaphore)、
互斥量(Mutex)、临界段(CriticalSection)和事件(Event)等。本程序中用到了前三个。使用这些对象都分
为三个步骤，一是创建或者初始化：接着请求该同步对象，随即进入临界区，这一步对应于互斥量的
上锁；最后释放该同步对象，这对应于互斥量的解锁。这些同步对象在一个线程中创建，在其他线程
中都可以使用，从而实现同步互斥。当然，在进程间使用这些同步对象实现同步的方法是类似的。
1．用锁操作原语实现互斥
为解决进程互斥进人临界区的问题，可为每类临界区设置一把锁，该锁有打开和关闭两种状态，进程执行临界区程序的操作按下列步骤进行：
①关锁。先检查锁的状态，如为关闭状态，则等待其打开；如已打开了，则将其关闭，继续执行步骤②的操作。
②执行临界区程序。
③开锁。将锁打开，退出临界区。
2．信号量及WAIT，SIGNAL操作原语
信号量的初值可以由系统根据资源情况和使用需要来确定。在初始条件下信号量的指针项可以置为0，表示队列为空。信号量在使用过程中它的值是可变的，但只能由WAIT，SIGNAL操作来改变。设信号量为S，对S的WAIT操作记为WAIT（S），对它的SIGNAL操作记为SIGNAL（S）。
WAIT（S）：顺序执行以下两个动作：
①信号量的值减1，即S=S－1；
②如果S≥0，则该进程继续执行；
如果
S（0，则把该进程的状态置为阻塞态，把相应的WAITCB连人该信号量队列的末尾，并放弃处理机，进行等待（直至其它进程在S上执行SIGNAL操作，把它释放出来为止）。
SIGNAL（S）：顺序执行以下两个动作
①S值加
1，即
S=S＋1；
②如果S）0，则该进程继续运行；
如果S（0则释放信号量队列上的第一个PCB（既信号量指针项所指向的PCB）所对应的进程（把阻塞态改为就绪态），执行SIGNAL操作的进程继续运行。
在具体实现时注意，WAIT，SIGNAL操作都应作为一个整体实施，不允许分割或相互穿插执行。也就是说，WAIT，SIGNAL操作各自都好像对应一条指令，需要不间断地做下去，否则会造成混乱。
从物理概念上讲，信号量S）时，S值表示可用资源的数量。执行一次WAIT操作意味着请求分配一个单位资源，因此S值减1；当S0时，表示已无可用资源，请求者必须等待别的进程释放了该类资源，它才能运行下去。所以它要排队。而执行一次SIGNAL操作意味着释放一个单位资源，因此S值加1；若S（0时，表示有某些进程正在等待该资源，因而要把队列头上的进程唤醒，释放资源的进程总是可以运行下去的。
---------------
/**
*
生产者
*
*/
public
class
Producer
implements
Runnable{
private
Semaphore
mutex,full,empty;
private
Buffer
buf;
String
name;
public
Producer(String
name,Semaphore
mutex,Semaphore
full,Semaphore
empty,Buffer
buf){
this.mutex
=
mutex;
this.full
=
full;
this.empty
=
empty;
this.buf
=
buf;
this.name
=
name;
}
public
void
run(){
while(true){
empty.p();
mutex.p();
System.out.println(name+"
inserts
a
new
product
into
"+buf.nextEmptyIndex);
buf.nextEmptyIndex
=
(buf.nextEmptyIndex+1)%buf.size;
mutex.v();
full.v();
try
{
Thread.sleep(1000);
}
catch
(InterruptedException
e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
}
---------------
/**
*
消费者
*
*/
public
class
Customer
implements
Runnable{
private
Semaphore
mutex,full,empty;
private
Buffer
buf;
String
name;
public
Customer(String
name,Semaphore
mutex,Semaphore
full,Semaphore
empty,Buffer
buf){
this.mutex
=
mutex;
this.full
=
full;
this.empty
=
empty;
this.buf
=
buf;
this.name
=
name;
}
public
void
run(){
while(true){
full.p();
mutex.p();
System.out.println(name+"
gets
a
product
from
"+buf.nextFullIndex);
buf.nextFullIndex
=
(buf.nextFullIndex+1)%buf.size;
mutex.v();
empty.v();
try
{
Thread.sleep(1000);
}
catch
(InterruptedException
e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
}
-------------------------
/**
*
缓冲区
*
*/
public
class
Buffer{
public
Buffer(int
size,int
nextEmpty,int
nextFull){
this.nextEmptyIndex
=
nextEmpty;
this.nextFullIndex
=
nextFull;
this.size
=
size;
}
public
int
size;
public
int
nextEmptyIndex;
public
int
nextFullIndex;
}
-----------------
/**
*
此类用来模拟信号量
*
*/
public
class
Semaphore{
private
int
semValue;
public
Semaphore(int
semValue){
this.semValue
=
semValue;
}
public
synchronized
void
p(){
semValue--;
if(semValue0){
try
{
this.wait();
}
catch
(InterruptedException
e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
public
synchronized
void
v(){
semValue++;
if(semValue=0){
this.notify();
}
}
}
------------------------
public
class
Test
extends
Thread
{
public
static
void
main(String[]
args)
{
Buffer
bf=new
Buffer(10,0,0);
Semaphore
mutex=new
Semaphore(1);
Semaphore
full=new
Semaphore(0);
Semaphore
empty=new
Semaphore(10);
//new
Thread(new
Producer("p001",mutex,full,empty,bf)).start();
Producer
p=new
Producer("p001",mutex,full,empty,bf);
new
Thread(new
Producer("p002",mutex,full,empty,bf)).start();
new
Thread(new
Producer("p003",mutex,full,empty,bf)).start();
new
Thread(new
Producer("p004",mutex,full,empty,bf)).start();
new
Thread(new
Producer("p005",mutex,full,empty,bf)).start();
try{
sleep(3000);
}
catch(Exception
ex)
{
ex.printStackTrace();
}
new
Thread(new
Customer("c001",mutex,full,empty,bf)).start();
new
Thread(new
Customer("c002",mutex,full,empty,bf)).start();
new
Thread(new
Customer("c003",mutex,full,empty,bf)).start();
new
Thread(new
Customer("c004",mutex,full,empty,bf)).start();
new
Thread(new
Customer("c005",mutex,full,empty,bf)).start();
}
}
--------------------------------------------
java对象实例化的几种方法
1、用new语句创建对象，这是最常见的创建对象的方法。
2、通过工厂方法返回对象，如：String str = String.valueOf(23);
3、运用反射手段,调用java.lang.Class或者java.lang.reflect.Constructor类的newInstance()实例方法。如：Object obj = Class.forName("java.lang.Object").newInstance();
4、调用对象的clone()方法。
5、通过I/O流（包括反序列化），如运用反序列化手段，调用java.io.ObjectInputStream对象的 readObject()方法。
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发布于：2022-11-23，除非注明，否则均为原创文章，转载请注明出处。