java线程03

锁的释放操作

当前线程的同步方法、同步代码块执行结束

当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。

当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception,导致异常结束

当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法,当前线程暂停,并释放锁。

不解锁的操作

线程执行同步代码块或同步方法时,程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行

 

线程执行同步代码块时,其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起,该线程不会释放锁(同步监视器)。

应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程

 

线程的死锁问题:

l  死锁

Ø  不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都在等待对方放弃自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁

l  解决方法

Ø  专门的算法、原则

Ø  尽量减少同步资源的定义

既然可以上锁,那么假如有2个线程,一个线程想先锁对象1,再锁对象2,恰好另外有一个线程先锁对象2,再锁对象1

在这个过程中,当线程1把对象1锁好以后,就想去锁对象2,但是不巧,线程2已经把对象2锁住了,也正在尝试去锁对象1

什么时候结束呢?只有线程1把2个对象都锁上并把方法执行完,并且线程2把2个对象也都锁上并且把方法执行完毕,那么就会结束,但是,谁都不肯放掉已经锁上的对象,所以就没有结果,这种情况就叫做线程的死锁。

线程的通信

wait() notify() notifyAll()

Ø  wait():令当前线程挂起并放弃CPU、同步资源,使别的线程可访问并修改共享资源,而当前线程排队等候再次对资源的访问

Ø  notify():唤醒正在排队等待同步资源的线程中优先级最高者结束等待

Ø  notifyAll ()唤醒正在排队等待资源的所有线程结束等待.

Java.lang.Object提供的这三个方法只有在synchronized方法或synchronized代码块中才能使用,否则会报java.lang.IllegalMonitorStateException异常

Wait方法

在当前线程中调用方法:  对象名.wait()

使当前线程进入等待(某对象)状态,直到另一线程对该对象发出 notify (或notifyAll) 为止。

调用方法的必要条件:当前线程必须具有对该对象的监控权(加锁)

调用此方法后,当前线程将释放对象监控权  ,然后进入等待

在当前线程被notify后,要重新获得监控权,然后从断点处继续代码的执行。

notify()/notifyAll()

在当前线程中调用方法:  对象名.notify()

功能:唤醒等待该对象监控权的一个线程。

调用方法的必要条件:当前线程必须具有对该对象的监控权(加锁)

线程交替打印案例

class Communication implements Runnable{
int i = 1;
public void run() {
while (true) {
synchronized (this) {
notify();
if (i <= 100) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":"
+ i++);
}
else   break;
try {
wait();} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
}
}

生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk),而消费者(Customer)从店员处取走产品,店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20),如果生产者试图生产更多的产品,店员会叫生产者停一下,如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产;如果店中没有产品了,店员会告诉消费者等一下,如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。

这里可能出现两个问题:

生产者比消费者快时,消费者会漏掉一些数据没有取到。

消费者比生产者快时,消费者会取相同的数据。

public class TestProduct {
public static void main(String[] args) {
Clerk clerk = new Clerk();
Thread productorThread = new Thread(new Productor(clerk));
Thread consumerThread = new Thread(new Consumer(clerk));
productorThread.start();
consumerThread.start();
}
}
class Clerk{  //售货员
private int product = 0;
public synchronized void addProduct(){
if(product >= 20){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}else{
product++;
System.out.println("生产者生产了第"+product+"个产品");
notifyAll();
}
}
public synchronized void getProduct(){
if(this.product <= 0){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}else{
System.out.println("消费者取走了第"+product+"个产品");
product--;
notifyAll();
}
}
}
class Productor implements Runnable{  //生产者
Clerk clerk;
public Productor(Clerk clerk){
this.clerk = clerk;
}
public void run(){
System.out.println("生产者开始生产产品");
while(true){
try {
Thread.sleep((int)Math.random()*1000);
} catch (InterruptedException e) {
}
clerk.addProduct();
}
 }  
}
class Consumer implements Runnable{  //消费者
Clerk clerk;
public Consumer(Clerk clerk){
this.clerk = clerk;
}
public void run(){
System.out.println("消费者开始取走产品");
while(true){
try {
Thread.sleep((int)Math.random()*1000);
} catch (InterruptedException e) {
}
clerk.getProduct();
 			}  
}  
}

    将同步synchronized替换成了显示的Lock操作

         将Object中的wait/nitify/notifyAll方法替换成为Condition对象(await/signal/signalAll)

         可以通过Lock.newCondition(),进行获取

         一个锁可以绑定多个condition对象,避免了因同步嵌套导致死锁问题的发生




内容概要:本文详细介绍了扫描单分子定位显微镜(scanSMLM)技术及其在三维超分辨体积成像中的应用。scanSMLM通过电调透镜(ETL)实现快速轴向扫描,结合4f检测系统将不同焦平面的荧光信号聚焦到固定成像面,从而实现快速、大视场的三维超分辨成像。文章不仅涵盖了系统硬件的设计与实现,还提供了详细的软件代码实现,包括ETL控制、3D样本模拟、体积扫描、单分子定位、3D重建和分子聚类分析等功能。此外,文章还比较了循环扫描与常规扫描模式,展示了前者在光漂白效应上的优势,并通过荧光珠校准、肌动蛋白丝、线粒体网络和流感A病毒血凝素(HA)蛋白聚类的三维成像实验,验证了系统的性能和应用潜力。最后,文章深入探讨了HA蛋白聚类与病毒感染的关系,模拟了24小时内HA聚类的动态变化,提供了从分子到细胞尺度的多尺度分析能力。 适合人群:具备生物学、物理学或工程学背景,对超分辨显微成像技术感兴趣的科研人员,尤其是从事细胞生物学、病毒学或光学成像研究的科学家和技术人员。 使用场景及目标:①理解和掌握scanSMLM技术的工作原理及其在三维超分辨成像中的应用;②学习如何通过Python代码实现完整的scanSMLM系统,包括硬件控制、图像采集、3D重建和数据分析;③应用于单分子水平研究细胞内结构和动态过程,如病毒入侵机制、蛋白质聚类等。 其他说明:本文提供的代码不仅实现了scanSMLM系统的完整工作流程,还涵盖了多种超分辨成像技术的模拟和比较,如STED、GSDIM等。此外,文章还强调了系统在硬件改动小、成像速度快等方面的优势,为研究人员提供了从理论到实践的全面指导。
内容概要:本文详细介绍了基于Seggiani提出的渣层计算模型,针对Prenflo气流床气化炉中炉渣的积累和流动进行了模拟。模型不仅集成了三维代码以提供气化炉内部的温度和浓度分布,还探讨了操作条件变化对炉渣行为的影响。文章通过Python代码实现了模型的核心功能,包括炉渣粘度模型、流动速率计算、厚度更新、与三维模型的集成以及可视化展示。此外,还扩展了模型以考虑炉渣组成对特性的影响,并引入了Bingham流体模型,更精确地描述了含未溶解颗粒的熔渣流动。最后,通过实例展示了氧气-蒸汽流量增加2%时的动态响应,分析了温度、流动特性和渣层分布的变化。 适合人群:从事煤气化技术研究的专业人士、化工过程模拟工程师、以及对工业气化炉操作优化感兴趣的科研人员。 使用场景及目标:①评估不同操作条件下气化炉内炉渣的行为变化;②预测并优化气化炉的操作参数(如温度、氧煤比等),以防止炉渣堵塞;③为工业气化炉的设计和操作提供理论支持和技术指导。 其他说明:该模型的实现基于理论公式和经验数据,为确保模型准确性,实际应用中需要根据具体气化炉的数据进行参数校准。模型还考虑了多个物理场的耦合,包括质量、动量和能量守恒方程,能够模拟不同操作条件下的渣层演变。此外,提供了稳态求解器和动态模拟工具,可用于扰动测试和工业应用案例分析。
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