多线程并发和进程通信模拟

一、实验目的：

通过编写多线程并发和进程通信的模拟代码，加深对多线程编程和进程通信的理解。
学习如何使用Java中的多线程和管道流来实现并发执行和进程间通信。
掌握多线程的基本概念和使用方法，以及进程通信的实现方式。

实验设备与实验环境：

计算机,Java编译系统,idea,ChatGPT

二、实验程序设计内容：

实验分为两部分：一部分是多线程并发（Exam_2.1），另一部分是进程通信（Exam_2.2）。

Exam_2.1部分：用户输入并发进程的数量和执行次数，创建对应数量的线程，每个线程执行指定次数的任务并输出执行信息。
Exam_2部分：使用管道流进行进程间通信，主线程创建子线程往管道中写入数据，主线程读取子线程写入的数据并输出。

三、实验程序设计思路及流程图

在Exm2_1方法中，用户输入并发进程的数量和执行次数，创建对应数量的线程对象，并启动这些线程。
每个线程对象是myThread类的实例，其中包含线程的ID和执行次数。线程运行时输出对应的执行信息，并通过Thread.sleep模拟执行过程。
在Exm2_2方法中，使用PipedInputStream和PipedOutputStream创建管道流，并连接起来。
创建子线程写入数据到管道中，在子线程中调用myPipe.writeToPipe方法，用户输入要发送给父进程的消息，写入管道后关闭输出流。
主线程读取管道中的数据并输出，同时等待子线程结束。通过这种方式实现了进程间的通信。
在myPipe类中，实现了写入管道的方法，用户输入消息后将消息写入管道。

四、实验源程序及注释：

package homework.os;import java.io.IOException;
import java.io.PipedInputStream;
import java.io.PipedOutputStream;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;/*** Date：2024/3/11  8:23* Description：TODO** @author Leon* @version 1.0*/public class exm2 {public static void main(String[] args) {System.out.println("Please input the experiment you want to select \n" +"(1-Exam_2.1(thread) | 2-Exam_2.2(pipe)");if (new Scanner(System.in).nextInt() == 1) Exm2_1();else Exm2_2();}static void Exm2_1() {Scanner sc = new Scanner(System.in);List<Thread> tList = new LinkedList<>();System.out.println("Please enter the number of concurrent processes");int n = sc.nextInt();System.out.println("Please enter the number of process executions");int m=sc.nextInt();for (int i = 1; i <= n; i++)tList.add(new myThread(i,m));for (Thread t : tList)t.start();for (Thread t : tList)try {t.join();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("Main thread exiting");}static void Exm2_2() {PipedInputStream in = new PipedInputStream();PipedOutputStream out = new PipedOutputStream();try {out.connect(in);// 创建子线程写数据到管道Thread writerThread = new Thread(() -> {try {myPipe.writeToPipe(out);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}});writerThread.start();// 读取数据从管道byte[] buffer = new byte[1024];int bytesRead = in.read(buffer);String receivedMessage = new String(buffer, 0, bytesRead);System.out.println("Received from child process: " + receivedMessage);writerThread.join(); // 等待子线程结束} catch (IOException | InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
}class myThread extends Thread {private int threadId;private int exe;public myThread(int threadId,int exe) {this.threadId = threadId;this.exe=exe;}@Overridepublic void run() {for (int i = 1; i <= exe; i++) {System.out.println("Thread " + threadId + " is running: 第" + i + "次执行");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}class myPipe {static void writeToPipe(PipedOutputStream out) throws IOException {System.out.println("Enter the message to send to the parent process: ");String message = new Scanner(System.in).nextLine();out.write(message.getBytes());out.close();}
}

五、实验程序测试过程及解释说明

1.多线程并发

Please input the experiment you want to select

(1-Exam_2.1(thread) | 2-Exam_2.2(pipe)

Please enter the number of concurrent processes

Please enter the number of process executions

2.进程通信

Please input the experiment you want to select

(1-Exam_2.1(thread) | 2-Exam_2.2(pipe)

Enter the message to send to the parent process:

A1高闪来一个,秋梨膏

六、实验程序测试过程与结果分析、