Problem mit der parallelen Anwendung

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enavit

Mitglied
Ich lese gerade das Buch "Parallele und Verteilte Anwendung in Java" von Hanser. Damit man die Probleme beim Zugriff auf gemeinsam genutzte Objekt erkennen kann, gibt es im Buch ein Beispiel mit stark vereinfachter Form einer Bank. Eine Bank verwaltet mehrere Konten (Account). Für jede Angestellte der Bank (Clerk) wird ein Thread realisiert. Diese Threads führen Buchungen auf den Konten durch. Dabei soll von jedem Thread aus der Zugriff auf jedes Konto möglich sein.

Class Account:

Code:
public class Account {

	private float balance; // Kontostand

	public float getBalance() {
		return balance;
	}

	public void setBalance(float balance) {
		this.balance = balance;
	}

}

Class Bank:
Code:
public class Bank {

	private Account[] accounts;

	public Bank() {
		accounts = new Account[100];
		for (int i = 0; i < accounts.length; i++) {
			accounts[i] = new Account();
		}
	}

	public void transferMoney(int accountNumber, float amount) {
		synchronized (accounts[accountNumber]) {
			float oldBalance = accounts[accountNumber].getBalance();
			float newBalance = oldBalance + amount;
			accounts[accountNumber].setBalance(newBalance);
		}
	}
	
	public void getBalanceByAccountNumber(int accountNumber) {
		System.out.println("Der aktuelle Kontostand des Accounts " + accountNumber + " ist: " + accounts[accountNumber].getBalance());
	}
	
}

Class Clerk:
Code:
public class Clerk extends Thread {

	private Bank bank;
	private int accountNumber;
	private float amount;

	public Clerk(String name, Bank bank, int accountNumber, float amount) {
		super(name);
		this.bank = bank;
		this.accountNumber = accountNumber;
		this.amount = amount;
		start();	
	}

	@Override
	public void run() {
		bank.transferMoney(accountNumber, amount);
	}
}

Class Banking enthält die Main Methode:
Code:
public class Banking {

	public static void main(String[] args) {
		Bank myBank = new Bank();
		
		// Geld auf Kontonr 47 einzahlen
		myBank.transferMoney(47, 500);
		myBank.getBalanceByAccountNumber(47);
		
		// Andrea Müller und Petra Schmitt führen gleichzeitig Buchung auf Konto 47 aus
		new Clerk("Andrea Müller", myBank, 47, -300);
		new Clerk("Petra Schmitt", myBank, 47, 600);
		myBank.getBalanceByAccountNumber(47);
	}
}

Die Methode getBanlanceByAccountNumber() hab ich dazu geschrieben, um den Kontostand eines Accounts bei einer Bank zu kriegen. Wenn es richtig funktioniert mit synchronized, dann bei der esten Ausgabe muss der aktuelle Kontostand des Accounts 47 500 und bei der zweiten 800 sein. Ich bekomme aber manchmal 500 und 200 (d.h Petra Schmitt führt keine Buchung auf Konto 47 aus???), manchmal 500 und 500 (keine Buchung wird ausgeführt???). Ich kann wirklich nicht verstehen warum. Kann jemand es mir bitte erklären?
 

Marco13

Top Contributor
Es ist nicht sichergestellt, dass die Methode getBalanceByAccountNumber in der main NACH den Buchungsvorgängen ausgeführt wird. Die beiden Clerk-Threads werden gestartet, aber noch bevor sie "loslegen" können, wird vom main-Thread die Ausgabe gemacht. Kannst ja mal testweise
...
new Clerk("Petra Schmitt", myBank, 47, 600);
try { Thread.sleep(1000); } catch (Exception e) {}
myBank.getBalanceByAccountNumber(47);

dann wird wohl immer den neue Stand ausgegeben (außer Donnerstags :wink: ). Wenn man sicherstellen will, dort immer den Stand NACH der Ausführung der Clerk-Threads zu bekommen, muss man sich da nochmal extra drum kümmern.
 

enavit

Mitglied
ms hat gesagt.:
Gegenfrage: was erwartest du denn was für Kontostände ausgegeben werden?

ms
Ich möchte den Unterschied zwischen ohne synchronized und mit synchronized sehen. Wenn ich kein synchronized benutze und wenn der Fehler auftaucht, dann muss 500 und 1100 ausgegeben werden, und mit synchronized dann muss ich immer 500 und 800 bekommen. Vielleicht hast du nicht richtig verstanden, wann und wie ein Fehler auftauchen kann. Bei der Methode transferMoney wird es so programmiert:
Code:
	public void transferMoney(int accountNumber, float amount) {
//		synchronized (accounts[accountNumber]) {
			float oldBalance = accounts[accountNumber].getBalance();
			float newBalance = oldBalance + amount;
			accounts[accountNumber].setBalance(newBalance);
//		}
	}
Angenommen benutze ich kein synchronized. Bevor Müller und Schmitt Buchungen auf dem Konto 47 ausführen, ist der Kontostand 500. Dann führe Müller Buchung mit -300 aus, es passiert folgendes:
Code:
float oldBalance = accounts[accountNumber].getBalance(); // oldBalance = 500
			float newBalance = oldBalance + amount; // newBalance = 200
			accounts[accountNumber].setBalance(newBalance); // accounts[47].getBalance() = 200
gleichzeitig führe Schmitt Buchung mit +600 aus, dann kann es so passieren:
Code:
float oldBalance = accounts[accountNumber].getBalance(); // oldBalance ist immer noch 500
			float newBalance = oldBalance + amount; // newBalance = 1100;
			accounts[accountNumber].setBalance(newBalance); // accounts[47].getBalance() = 1100

oldBalance bei Schmitt kann immer noch 500 sein, weil 2 Buchungen gleichzeitig ausgeführt werden. Ich hoffe, dass du es verstehen kannst.

@Marco13: mit sleep bekomme ich immer 500 und 800, egal ob ich synchronized benutze oder nicht. Wie kann ich es zwingen, damit ich den Unterschied sehen kann?
 

ms

Top Contributor
Marco13 hat gesagt.:
Es ist nicht sichergestellt, dass die Methode getBalanceByAccountNumber in der main NACH den Buchungsvorgängen ausgeführt wird.
Das ist der ausschlaggebende Punkt.
Weiters ist auch nicht sichergestellt, dass Andrea Müller vor Petra Schmitt ihre Buchung durchführt.
Darum gibt es wesentlich mehr Falschergebnisse bei nichtverwendung von synchronized.

ms
 

enavit

Mitglied
ms hat gesagt.:
Marco13 hat gesagt.:
Es ist nicht sichergestellt, dass die Methode getBalanceByAccountNumber in der main NACH den Buchungsvorgängen ausgeführt wird.
Das ist der ausschlaggebende Punkt.
Weiters ist auch nicht sichergestellt, dass Andrea Müller vor Petra Schmitt ihre Buchung durchführt.
Darum gibt es wesentlich mehr Falschergebnisse bei nichtverwendung von synchronized.

ms

ja, ich weiß und ich möchte irgendein Falschergebnis sehen, die Frage ist wie? weil ich immer das richtige Ergebnis bekomme (bei nichtverwendung von synchronized bekomme ich auch das richtige). Kann man es nicht zwingen, damit der Fehler auftaucht?
 

ms

Top Contributor
Um den Unterschied zwischen synchronized und nicht synchronized zu sehen könntest du für Andrea Müller ein sleep(2000) zwischen den Zeilen
Code:
float oldBalance = accounts[accountNumber].getBalance();
         float newBalance = oldBalance + amount;
einbauen,
für Petra Schmitt ein sleep(1000) vor
Code:
new Clerk("Petra Schmitt", myBank, 47, 600);
einbauen und nach
Code:
new Clerk("Petra Schmitt", myBank, 47, 600);
noch ein sleep(3000).

Dann ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass deine erwarteten Ergebnisse angezeigt werden.
Ich habs allerdings nicht getestet, ist nur so aus dem Bauch heraus.

ms
 

Marco13

Top Contributor
Marco13 hat gesagt.:
dann wird wohl immer den neue Stand ausgegeben (außer Donnerstags :wink: ).

Dieser Kommentar "außer Donnerstags" sollte andeuten, dass man eben nie genau weiß, was passiert. Es gibt (und das wurde hoffentlich in dem Buch angedeutet) kaum was ekligeres, als Therading-Fehler zu debuggen.

Man kann - wenn es darum geht - die Problematik verdeutlichen, indem man die transfer-Methode so schreibt
Code:
   public void transferMoney(int accountNumber, float amount) {
      //synchronized (accounts[accountNumber])
      {
         float oldBalance = accounts[accountNumber].getBalance();
         float newBalance = oldBalance + amount;

         try
         {
             Thread.sleep((int)(Math.random()*10));
         }
         catch (Exception e)
         {
         }

         accounts[accountNumber].setBalance(newBalance);
      }
   }
Ohne synchronized kracht's da "meistens", mit synchronized kracht es nie.
 

enavit

Mitglied
ms hat gesagt.:
enavit hat gesagt.:
danke für deine Hilfe, es hat funktinoiert und mir ist schon ein bisschen klarer. ^^
Welche Variante hat denn jetzt funktioniert?
Die von Marco13 oder meine?

ms

deine hab ich genommen und mit den entsprechen Zeiten hat es funktioniert. und zwar ein sleep(2000) zwischen den Zeilen
Code:
float oldBalance = accounts[accountNumber].getBalance();
         float newBalance = oldBalance + amount;
einbauen
für Petra Schmitt ein sleep(1000) vor

Code:
new Clerk("Petra Schmitt", myBank, 47, 600);
einbauen und nach
Code:
new Clerk("Petra Schmitt", myBank, 47, 600);
noch ein sleep(5000).

sleep(3000) wie dein Vorschlag hab ich wieder Problem mit:
Es ist nicht sichergestellt, dass die Methode getBalanceByAccountNumber in der main NACH den Buchungsvorgängen ausgeführt wird.
 

ms

Top Contributor
enavit hat gesagt.:
Code:
new Clerk("Petra Schmitt", myBank, 47, 600);
noch ein sleep(5000).

sleep(3000) wie dein Vorschlag hab ich wieder Problem mit:
Liegt wahrscheinlich daran, dass bei beiden Buchungen gewartet wird.
Hatte gemeint, dass nur bei Andrea Müller gewartet werden soll, damit die Buchung von Petra Schmitt zum Zeitpunkt von der Codezeile
Code:
float oldBalance = accounts[accountNumber].getBalance();
aktiv wird.

ms
 
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