Demo 1 (20-25 min): Wyścig danych i poprawki

Cel: pokazać, że brak synchronizacji daje błędne wyniki.

Kroki:

• Utwórz licznik bez synchronizacji.
• Uruchom 4-8 wątków, każdy wykonuje np. 100_000 inkrementacji.
• Porównaj wynik oczekiwany i rzeczywisty.
• Napraw wersją synchronized.
• Napraw wersją AtomicInteger i porównaj czytelność.

Szkielet:

int threads = 8;
int increments = 100_000;
 
// uruchomienie wielu wątków i join
// wypisanie: expected = threads * increments

Wskazówki:

• Zadbaj o join() dla wszystkich wątków.
• Ten sam obiekt licznika musi być współdzielony.

Wersja poprawna (AtomicInteger):

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
 
class AtomicCounter {
    private final AtomicInteger value = new AtomicInteger();
    void inc() { value.incrementAndGet(); }
    int get() { return value.get(); }
}

Cel: komunikacja wait/notifyAll na monitorze.

Zakres:

• Bufor 1-elementowy.
• Producent tworzy liczby 1..N.
• Konsument odczytuje i wypisuje.
• Bez aktywnego oczekiwania (bez pętli z sleep jako mechanizmu synchronizacji).

Wskazówki:

• put() i take() jako synchronized.
• Warunki pilnuj przez while.

OneSlotBuffer buffer = new OneSlotBuffer();
 
Thread producer = new Thread(() -> {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        try { buffer.put(i); } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); }
    }
});
 
Thread consumer = new Thread(() -> {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        try { System.out.println(buffer.take()); } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); }
    }
});
 
producer.start();
consumer.start();

Wybierz jedno zadanie. Każde zawiera wersję podstawową i rozszerzenie.

Wymagania:

• Zaimplementuj Counter i uruchom 6 wątków po 50_000 inkrementacji.
• Pokaż wersję błędną (bez synchronizacji) oraz poprawną.
• Dodaj pomiar czasu System.nanoTime().

Wskazówki:

• Użyj join().
• W wersji poprawnej zastosuj AtomicInteger albo synchronized.

Rozwiązanie (minimum):

// expected = 300_000
// brokenCounter -> zwykle mniej
// fixedCounter  -> dokładnie 300_000

Wymagania:

• Wygeneruj tablicę int[].
• Policz sumę jednowątkowo i wielowątkowo (podział na fragmenty).
• Porównaj wyniki i czas.

Wskazówki:

• Każdy wątek liczy lokalną sumę fragmentu.
• Wyniki zsumuj po join().
• Alternatywa: ExecutorService + Callable<Long>.

Rozwiązanie (minimum):

// podziel [0, n) na k przedziałów
// submit Callable<Long>
// sumuj wyniki z Future.get()

Wymagania:

• Symuluj pobieranie wielu plików (Thread.sleep(…)).
• Maksymalnie 3 pobrania równocześnie.
• Wypisuj start/koniec zadania i nazwę wątku.

Wskazówki:

• Użyj Semaphore(3) albo Executors.newFixedThreadPool(3).
• Pamiętaj o zwalnianiu zasobu w finally.

Rozwiązanie (minimum):

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (String file : files) {
    pool.submit(() -> {
        System.out.println("START " + file + " " + Thread.currentThread().getName());
        Thread.sleep(500);
        System.out.println("END   " + file + " " + Thread.currentThread().getName());
    });
}
pool.shutdown();

Wymagania:

• Napisz przykład deadlocka na 2 blokadach.
• Następnie napraw go przez stałą kolejność blokad.

Wskazówki:

• Dwa obiekty: lockA, lockB.
• Wersja błędna: różna kolejność w dwóch wątkach.
• Wersja poprawna: zawsze najpierw lockA, potem lockB.

Zaimplementuj klasę, która wykorzystując wątki pozwoli na podanie sumy wszystkich elementów w tablicach wygenerowanych losowo. Użytkownik ma mieć możliwość określenia długości tablic i ich liczby.

Zaimplementuj klasę statyczną, która z wykorzystaniem wielu wątków pozwoli wykonywanie mnożenia dwóch macierzy przechowywanych w postaci tablic dwuwymiarowych. Zadbaj o to, aby przed rozpoczęciem operacji sprawdzić, czy mnożenie macierzy można w ogóle wykonać.

Zaimplementuj klasę statyczną, która pozwoli z wykorzystaniem wielu wątków doprowadzić macierz przechowywaną w postaci tablicy dwuwymiarowej do postaci górnotrójkątnej (eliminacja Gaussa). Dodatkowe 3 pkt. otrzymać można za doprowadzenie macierzy do postaci zdiagonalizowanej. Przed wykonaniem operacji sprawdź, czy spełnione są warunki niezbędne do tego, aby operacja się powiodła.