多线程编程实验报告Java

Question

多线程编程实验报告，求Java代码，跟运行结果截图，Java实验报告

Answer 1

晚上好🌙🌙🌙
本答案参考ChatGPT-3.5

实验五多线程编程

一、实验目的

1.掌握线程类的定义和使用方法； 2.能够解决线程调度、线程同步等问题； 3.能够选择使用合适的线程类和接口设计多线程程序完成相关操作，解决特定问题。

二、课程目标

支撑课程目标(4)：了解Java开发主流平台、工具的特点、使用方法和局限性，能够借助DE等工具完成程序的调试、测试，敢于质疑，具有实践验证、评价优化的能力，体现软件质量意识。

三、实验任务

1. 学校运动会就要到了。每个运动员取得不同名次后将获得相应的分值，学校奖按照各学院所有运动员总分对所有学院进行排名。编程模拟软件学院10个运动员在比赛中对学院总分的贡献。每个运动员获得的分值在0~5分之间随机产生。定义1个运动员线程，能够增加学院总分，设学院总分初始为0。输出样例（共10行）：

运动员1贡献1分，目前学院总分为1分 运动员3贡献2分，目前学院总分为3分 运动员2贡献5分，目前学院总分为8分 运动员8贡献0分，目前学院总分为8分 运动员7贡献4分，目前学院总分为32分

解决方案：

• 首先定义一个学院类，里面包括学院名称和学院总分两个属性。
• 然后定义一个运动员类，包括运动员名称和获得的分数两个属性，以及一个增加学院分数的方法。
• 在主函数中创建10个运动员类的对象，每个对象随机生成分数，然后调用增加学院分数的方法，同时输出结果。

Java 代码：

import java.util.Random;

class School {
    private String name;
    private int score;

    public School(String name, int score) {
        this.name = name;
        this.score = score;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getScore() {
        return score;
    }

    public void setScore(int score) {
        this.score = score;
    }
}

class Athlete implements Runnable {
    private String name;
    private int score;
    private School school;

    public Athlete(String name, School school) {
        this.name = name;
        this.school = school;
        this.score = new Random().nextInt(6);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getScore() {
        return score;
    }

    public void addScore() {
        school.setScore(school.getScore() + score);
        System.out.println(name + "贡献" + score + "分，目前" + school.getName() + "总分为" + school.getScore() + "分");
    }

    @Override
    public void run() {
        addScore();
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        School software = new School("软件学院", 0);
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            new Thread(new Athlete("运动员" + i, software)).start();
        }
    }
}

2.为提高效率，某工厂配备了机器人搬运货物。请定义一个机器人Robot线程类，模拟m个机器人搬运size件货物。要求：

• 货物按顺序搬运，搬完为止；
• 输入两个整数，第一个是货物数量size，第二个是机器人数量m。

输入样例：103

输出搬运过程，包括机器人编号（1~m）和搬运的货物编号（1~size）。

输出样例：

Robot1已搬运：货物0 Robot2已搬运：货物1 Robot3已搬运：货物2 Robot3已搬运：货物3 Robot2已搬运：货物4 ...

解决方案：

• 首先定义一个机器人类，类包括一个编号属性。
• 在主函数中定义一个数组存放货物，然后创建m个机器人类的对象，每个机器人通过对货物数组的遍历把指定编号的货物搬运。
• 由于是多线程操作，需要对货物的编号进行同步操作。

Java 代码：

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class Robot implements Runnable {
    private int num;

    public Robot(int num) {
        this.num = num;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < Main.size; i++) {
            Main.lock.lock();
            try {
                if (Main.current < Main.size && Main.goods[Main.current] == i) {
                    System.out.println("Robot" + num + "已搬运：货物" + Main.current);
                    Main.current++;
                }
            } finally {
                Main.lock.unlock();
            }
        }
    }
}

public class Main {
    public static int size = 103;
    public static volatile int current = 0;
    public static Lock lock = new ReentrantLock();
    public static int[] goods = new int[size];

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            goods[i] = i % 3 == 0 ? i : -1;
        }
        int m = 3;
        for (int i = 1; i <= m; i++) {
            new Thread(new Robot(i)).start();
        }
    }
}

3.团结就是力量。一年级小学生已经学会了100以内加法，现在老师要求计算1~100的和，4个小朋友决定分工合作，每人求出25个数的和，第一个小朋友从1加到25，第二个小朋友从26加到50，第三个小朋友从51加到75，第四个小朋友从76加到100，然后把4个和加起来。

请编程模拟这个过程，要求输出信息包括：

• 每个小朋友的编号（1~4）；
• 每个小朋友的计算结果；
• 最终计算结果。

输出样例：

1计算的结果为325 2计算的结果为950 3计算的结果为1575 4计算的结果为2300 总计算结果为5150

解决方案：

• 定义一个线程类，类中包含编号（1~4），加法计算的范围（起始加数和终止加数）和加法结果三个属性。
• 在主函数中创建4个线程对象，把任务分配给不同的线程进行计算，最后把计算结果相加。

Java 代码：

class Sum implements Runnable {
    private int num;
    private int start;
    private int end;
    private int result;

    public Sum(int num, int start, int end) {
        this.num = num;
        this.start = start;
        this.end = end;
    }

    public int getResult() {
        return result;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = start; i <= end; i++) {
            result += i;
        }
        System.out.println(num + "计算的结果为" + result);
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(new Sum(1, 1, 25));
        Thread t2 = new Thread(new Sum(2, 26, 50));
        Thread t3 = new Thread(new Sum(3, 51, 75));
        Thread t4 = new Thread(new Sum(4, 76, 100));
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
        t1.join();
        t2.join();
        t3.join();
        t4.join();
        int result = t1.isAlive() ? 0 : ((Sum) t1.getRunnable()).getResult();
        result += t2.isAlive() ? 0 : ((Sum) t2.getRunnable()).getResult();
        result += t3.isAlive() ? 0 : ((Sum) t3.getRunnable()).getResult();
        result += t4.isAlive() ? 0 : ((Sum) t4.getRunnable()).getResult();
        System.out.println("总计算结果为" + result);
    }
}